PCB科技 - 門驅動器在PFC電路設計中的用途是什麼

本文主要討論閘門驅動器在 PFC設計, 還有一個影像隱喻可以幫助你理解.

為了創建無源功率因數校正電路，有必要使用無源元件，如電容器和電感器，以新增電流傳導角並平滑脈衝，以减少電流的諧波失真。 這種方法簡單可靠，但當功率較高時，無源元件的尺寸和成本將成為一個大問題。 無源功率因數校正設計得到的功率因數只能達到0.9，並且會受到頻率、負載變化和輸入電壓的影響。

可以使用不同的拓撲來實現有源 PFC 環行s, 例如boost PFC (also known as 傳統PFC), 雙升壓無橋 PFC, 圖騰柱無橋 PFC. 每個拓撲包含不同數量的有源元件，並有其各自的優缺點. 當設計 PFC, 應考慮每個拓撲的效率和額定功率,

然後决定使用哪種類型的控制器. 然而, 許多設計人員忽略的部分是連接到控制器開關FET的柵極驅動器. 閘門驅動裝置太常見，不易引起注意, 但是柵極驅動器對系統性能起著重要作用.

柵極驅動器本質上是一種放大器，它使用最小的開關損耗將邏輯訊號新增到高電流和高電壓訊號，以快速開啟和關閉MOSFET或IGBT。 與啤酒相關的東西類似，功率開關MOSFET或IGBT就像啤酒龍頭的把手，柵極驅動就像調酒師手的肌肉，控制器就像調酒師的大腦。 調酒師的技能和水龍頭把手的質量將影響到杯子中啤酒的實際數量。

在PFC電路中，柵極驅動器在升壓階段切換電晶體以調整電流，迫使電流保持與正弦波電壓相同的相位。 那麼，柵極驅動器如何影響功率因數校正電路的效能呢？ 幾個參數和功能起著至關重要的作用：

驅動電流。

雖然並非所有應用都需要强電流驅動（大瞬態電流可能會導致電磁干擾（EMI）問題），但高功率應用將需要更强的電流驅動，以同時驅動多個場效應電晶體（FET）。 囙此，高驅動電流為廣泛的電源應用提供了靈活性。

開關特性。

包括傳播延遲、延遲匹配和訊號上升和下降時間。 開關時間將極大地影響電源開關的速度，使控制更加可預測和準確。 短延遲匹配也降低了故障風險，使設計更容易。

聯鎖功能。

擊穿保護，也稱為聯鎖功能，在某些使用半橋或全橋電路的應用中非常重要。 在圖騰極PFC中，兩個功率開關（高壓側FET和低壓側FET）交替打開和關閉。 如果兩個開關同時接通，電流將流過兩個FET，這可能會損壞系統。 聯鎖功能可以防止擊穿，關閉兩個場效應管，並在短時間內打開其中一個場效應管。 如德克薩斯儀器公司“基於GaN FET的CCM圖騰極無橋PFC”電源設計研討會論文所述，本設計使用兩個矽MOSFET和兩個氮化鎵（GaN）高電子遷移率電晶體（HEMT）來减少傳導損耗。 需要兩個驅動器：一個半橋驅動器驅動常規矽MOSFET，另一個半橋驅動器驅動GaN電晶體。 TI的600V LMG3410 GaN功率級將橋驅動器和GaN電晶體集成到一個封裝中，進一步降低功耗並改善EMI。 為了驅動矽場效應管，具有聯鎖功能的橋式驅動器提高了設計的可靠性。

隨著更多國家的法規要求更高的效率，PFC將越來越多地用於各種應用。 明智地選擇拓撲和組件可以提高功率因數校正的效率並滿足需求。 別忘了大門司機——酒保手上的肌肉。

閘門驅動器的重要性現在已被理解, 但是大腦在 PFC design.