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隔離式IGBT柵極驅動器需要隔離式電源，以實現安全隔離和電平轉換。不幸的是，基于標準電源控制IC的隔離式電源設計并非易事。要使用離散的組件定制解決方案，就需要專門知識和大量的驗證工作，這些組件占用較大的電路板空間并增加了組件故障的可能性。更加希望將功率轉換功能集成到柵極驅動器中，以簡化設計，減小占位面積并提高可靠性。

隔離式反激轉換器框圖

反激轉換器在不連續模式下使用直接占空比控制。輸出電壓通過集成的光耦合器反饋，如圖1所示。

可以觀察到這種拓撲的一些直接好處。

輸出電壓通過具有集成反饋的逐個柵極進行調節。

隔離邊界與柵極驅動器很好地對齊，從而實現了緊湊的PCB布局。

主開關Msw進一步集成到柵極驅動器IC中。

更少的分立組件，易于設計。

雙極柵極偏置可以通過簡單的齊納二極管（D4）和電阻器（R4）來實現。

下節給出了一個示例，以說明詳細的設計過程

電源規格

以下是HEV和EV應用中IGBT柵極驅動器的一組典型浮動電源規范。

（3-1）[tex] Vin_ {min} = 8hspace {1mm} V，hspace {1mm} Vin_ {max} = 18hspace {1mm} V [tex]

（3-2）[tex] Vcc2_ {min} = 18hspace {1mm} V，hspace {2mm} Vin_ {max} = 22hspace {1mm} V [tex]

Vcc1設計為通過IC初級側的內部線性穩壓器處理8 V至18 V的較大輸入電源范圍。Vcc2提供正和負柵極偏置。

負載電流包括柵極驅動器IC（Icc2）的偏置電流和動態柵極驅動器電流Igate，其中

（3-3）[tex] I_ {gate} = f_ {pwm}乘以Q {g}'[tex]

f（pwm）是IGBT的PWM開關頻率，Qg'是用于將柵極電壓從Vee2切換到Vcc2的柵極電荷。在許多情況下，它小于IGBT數據表中指定的Qg，后者可測量-15 V至15 V的柵極電荷。

對于[Q] Q {g}'= 4hspace {1mm} mu C，hspace {1mm} f_ {PWM} = 10hspace {1mm} kHz [tex]

（3-4）[x] I_ {gate} = 10hspace {1mm} kHz乘以4hspace {1mm} mu C = 40hspace {1mm} mA [tex]

變壓器規格，緩沖和輸出整流二極管

在本節中，我們研究與功率轉換相關的變壓器規格，例如，初級和次級繞組電感以及匝數比。這些參數由最大輸入功率，最小輸入電壓，開關頻率范圍，最大占空比和最大初級電流限制確定。

在圖1中，初級繞組的開關頻率為60 kHz（最小值）。和最大變化如下：

（4-1）[tex] fs_ {min} = 40hspace {1mm} kHz，hspace {1mm} fs_ {typ} = 60hspace {1mm} kHz [tex]

IC很難將導通占空比限制為50％– 60％。建議您使用最大最大負載的占空比為50％，以確保對Vcc2的良好調節。

（4-2）[D] D_ {max} = 50hspace {1mm} percent [tex]

編輯：hfy