2 使用 BJT 圖騰柱級進行電流升壓

最常見的電流升壓方法是使用 NPN-PNP 晶體管對。集成驅動器中的柵極驅動輸出用作該晶體管對的基極驅動裝置。圖 2-1 顯示了使用隔離式柵極驅動器 ISO5852S 的此類電流升壓電路的原理圖。

來自 MCU 的 PWM 輸入的信號隔離由驅動器 IC 本身提供。柵極驅動器 IC 提供 5.7kV_RMS 的隔離，并可分別提供 2.5A 和 5A 的拉電流和灌電流。電源隔離是通過圍繞 LM5180 器件構建的隔離式反激電源實現(xiàn)的，該器件是一種集成了 100V MOSFET 的初級側調整反激式轉換器。對于輸入側到輸出側隔離，使用 Wurth Elektronik 的反激式變壓器（器件型號：750344600）。使用該控制器將使該柵極驅動器電路與 24V、15V 或 12V 輔助電源兼容。ISO5852S 的初級 (MCU) 側可以通過 MCU 電源本身供電（通過取消裝配 U3 并將 MCU 電源連接到 3V3_MCU 輸入），也可以經由 TLV70450 LDO 從輔助電源產生的 5V 電源供電。反激式功率級生成的柵極驅動電源同時適用于 IGBT 和 SiC MOSFET，因為它具有 +20V 和 -6V 的雙路輸出。RST 和 PWM 信號來自 MCU，其中 PWM 是驅動信號，而 RST（低電平有效）用于在清除 DESAT 引腳檢測到電源開關短路導致的故障事件后重置柵極驅動器。PWM 輸入端提供約 10ns 的噪聲濾波。FLT 和 RDY 信號是返回到 MCU 的狀態(tài)指示信號，其中 FLT 通過低電平有效指示柵極驅動器檢測到的故障情況，而 RDY 通過高電平有效指示驅動器已準備好接收 PWM 輸入。

在輸出端，NPN 和 PNP 圖騰柱級進行電流放大。用于電流放大的 BJT 為 PHPT60410NYX 和 PHPT60410PYX，峰值電流額定值為 20A。由于在有源區(qū)域中使用晶體管，驅動輸出電壓將比電源軌電壓低 0.7V–0.8V。對于這樣高的驅動電壓，這不是一個重大問題。此外，在外部晶體管的基極和發(fā)射極之間添加一個電阻器將使輸出電壓達到電源軌電壓。ISO5852S 器件具有內部米勒鉗位，可提供典型值為 2.5A 的灌電流。該引腳還可以配置為驅動外部鉗位的外部 PNP 晶體管。通過使用外部鉗位并將其放在非?？拷娫撮_關柵極的位置，可以提高有效性。-6V 的負偏置足夠大，因此不一定要使用米勒鉗位，但可以加入它以作為額外的安全措施，也可用于證實米勒鉗位輸出的電流升壓。D4 中的二極管防止輸出晶體管在瞬態(tài)情況下出現(xiàn)過壓。

在此柵極驅動器中保留 ISO5852S 中的 DESAT 過流保護功能，而不對建議的檢測電路進行任何改動。然而，由于輸出驅動上存在電流升壓，如果不對該電路進行一些修改，慢速關閉 DESAT 保護功能可能無法正常發(fā)揮作用。R16 – C20 網(wǎng)絡將確保在所需的關閉時間內，DESAT 事件期間的驅動電流將從 Q2 的基極轉移。可以使用Equation1 和Equation2 計算這些元件的值：

其中

• I 是內部電流源的值，為 130mA
• T_off 是所需的關閉時間
• V_P 是正驅動電壓
• V_N 是負驅動電壓

可以使用Equation2 中的不等式估算 R16 的值：