在所有功率電路中，硅碳（SiC）和氮化鎵（GaN）開(kāi)關(guān)器件是主要使用的組件。盡管它們?cè)诓僮魉俣取⑻幚淼母唠妷骸?a href="http://m.xsypw.cn/tags/電流/" target="_blank">電流和低功耗方面具有優(yōu)越的內(nèi)在特性，但設(shè)計(jì)師將所有精力都放在了這些器件上，往往忽略了對(duì)相關(guān)驅(qū)動(dòng)器的研究和開(kāi)發(fā)。

一個(gè)良好的功率電路不僅由靜態(tài)器件如SiC和GaN MOSFETs組成，還包含了門(mén)極驅(qū)動(dòng)器。這是一個(gè)獨(dú)立的元素，位于電子開(kāi)關(guān)之前，確保以最佳方式為其提供驅(qū)動(dòng)能量。實(shí)際上，不能僅僅將方波或矩形波直接發(fā)送到器件的門(mén)極端子。另一方面，必須適當(dāng)時(shí)序地發(fā)送正確的電位，以確保振蕩適用于各種組件，減少寄生元件，盡可能地取消功率損耗。因此，設(shè)計(jì)師在進(jìn)行電路項(xiàng)目設(shè)計(jì)時(shí)，必須從最終負(fù)載的角度出發(fā)，分析并創(chuàng)造出一款能夠以最優(yōu)化的方式驅(qū)動(dòng)功率組件的卓越門(mén)極驅(qū)動(dòng)器。

一個(gè)非最優(yōu)的驅(qū)動(dòng)器不僅會(huì)導(dǎo)致重大的功率損失，而且不完美的同步往往會(huì)導(dǎo)致電路的異常運(yùn)作，可能會(huì)破壞MOSFETs。它們是電壓控制的設(shè)備，門(mén)極是其控制端子，與設(shè)備電氣隔離。必須通過(guò)專門(mén)的驅(qū)動(dòng)器在此端子上施加電壓，使MOSFET工作。

MOSFET的門(mén)極實(shí)際上是一個(gè)非線性電容器。在門(mén)電容器上施加充電可以將設(shè)備置于“開(kāi)”狀態(tài)，允許電流在漏極和源極端子之間流動(dòng)。相反，該電容器的放電將其置于“關(guān)”狀態(tài)。為了使MOSFET工作，在門(mén)極和源極之間必須施加高于閾值電壓（VTH），這是電容器充電并且MOSFET開(kāi)始導(dǎo)電的最小電壓。通常，數(shù)字系統(tǒng)（微控制器，MCU）不足以激活該設(shè)備，因此總是需要一個(gè)接口，即驅(qū)動(dòng)器，來(lái)在控制邏輯和功率開(kāi)關(guān)之間提供界面。

門(mén)極驅(qū)動(dòng)器的主要功能之一是電平轉(zhuǎn)換器。但是，門(mén)電容無(wú)法瞬間充電；需要一段時(shí)間才能完全充電。在這個(gè)時(shí)間內(nèi)，盡管非常短暫，設(shè)備在高電流和電壓下工作，以熱量形式散發(fā)出高功率。不幸的是，這種能量是未使用的，構(gòu)成了功率損失。因此，為了最大限度地減少開(kāi)關(guān)時(shí)間并最小化這種時(shí)間損失，需要提供高電流暫態(tài)，以快速充電門(mén)電容。

市場(chǎng)提供了特殊電路，以最小化這一過(guò)渡期。如果驅(qū)動(dòng)器可以提供更高的門(mén)電流，功率損失會(huì)因?yàn)楣β蕰簯B(tài)峰值的縮短而減少。總的來(lái)說(shuō)，門(mén)極驅(qū)動(dòng)器執(zhí)行以下任務(wù)：

1.將電壓級(jí)別轉(zhuǎn)換，驅(qū)動(dòng)門(mén)電容以滿足電路的預(yù)期

2.最小化系統(tǒng)的開(kāi)關(guān)時(shí)間

3.提供高電流，以快速充放電門(mén)電容

許多設(shè)計(jì)師犯了一個(gè)重大錯(cuò)誤，通過(guò)MCU上的邏輯門(mén)直接驅(qū)動(dòng)MOSFET。一方面，它可以提供正確的電壓來(lái)驅(qū)動(dòng)設(shè)備，但MCU的輸出端口不允許高電流通過(guò)，僅限于提供幾十毫安的電流。這導(dǎo)致門(mén)電容器充電非常慢，在某些情況下這是不可接受的。在許多情況下，直接從MCU驅(qū)動(dòng)功率MOSFET可能會(huì)因過(guò)度電流抽取而過(guò)熱和損壞控制器。相反，使用適當(dāng)?shù)拈T(mén)極驅(qū)動(dòng)器，上升和下降時(shí)間被最小化，從而實(shí)現(xiàn)了效率更高、功率損耗極低的系統(tǒng)。

結(jié)論

用于SiC器件的門(mén)極驅(qū)動(dòng)器比傳統(tǒng)的復(fù)雜得多，因?yàn)樗鼈冞€具有監(jiān)測(cè)和保護(hù)功能。顯然，在選擇門(mén)極驅(qū)動(dòng)器時(shí)還有許多其他考慮因素。例如，最好檢查驅(qū)動(dòng)器的絕緣性、定時(shí)參數(shù)和抗噪聲性能等。最近，許多公司還采取了對(duì)新可配置驅(qū)動(dòng)器的數(shù)字化方法。這樣設(shè)計(jì)師就可以編程操作模式以控制電壓水平和相應(yīng)的工作時(shí)間。實(shí)踐中，這些是能夠控制任何電氣行為而無(wú)需物理修改電路的可編程MCU。門(mén)極驅(qū)動(dòng)器是也是科技的瑰寶，設(shè)計(jì)師應(yīng)該投入所有必要的時(shí)間和資金進(jìn)行研發(fā)。