在设想 IGBT 或SiC FET 桥式电路时，精确设想栅极驱动电路至多与晶体管抉择同样首要，以确保高可靠性
对环境的存眷是可再生动力、智能工业和电动汽车等趋向暗地里的首要推动力。这些趋向反过来又推动了对高效电力转换器和机电驱动器的更大需要。这些体系必需极端靠得住，而且平日需求运转长达 10 年或更长时候。
为了确保高可靠性，设想职员在为电路（比方逆变器或机电驱动器的 H 桥）抉择功率晶体管时会异常谨严。然则，为了取得最好结果，他们应当异样注重设想和安置晶体管栅极驱动电路，以避免晶体管的误触发，这可能会致使击穿电流。这些短路电流会收缩晶体管的寿命，或许在最坏的情况下致使晶体管即时毁坏。其余不良效果大概包孕电磁滋扰，这可能会使设置装备摆设无奈餍足 EMC 划定。
误触发多是因为对晶体管寄生电容和电感中固定的电流治理不善造成的，如图 1 所示。
寄生效应和相干电流可能会毁坏栅极电压的操纵
图 1：寄生效应和相干电流可能会毁坏栅极电压的操纵
寄生电容和误触发
思量 Creverse 和 Cinput 之间的充电电流固定。假如晶体管封闭时集电极-发射极电压回升，则电流根据如下公式流入 Creverse：
`I_("Creverse")=C_("Reverse")*((dV_(CE))/(dt))`
参考图1：
`I_("Cinput")=I_("Creverse")-I_("Driver")`
是以，充电电流流入 Cinput，可将寄生电容充电至高于栅极-发射极阈值电压的电压，从而使晶体管导通。Idriver 取决于栅极电阻，静态操纵中取决于电感 Lgate。后者取决于电路结构和所用的封装。
设想职员能够调解各个方面，尽可能缩小因米勒电容流出的充电电流而致使误触发的可能性。一种解决计划多是限定 dVCE/dt，以使开关斜坡和 IC反向曲线变平。这类要领的一个瑕玷是会增添开关消耗。或许，优化电路以缩小寄生电感 Lgate 能够无效下降栅极电压的回升。然而，更可展望的解决计划是施加负栅极发射极电压，以将平安裕度扩大到阈值电压。
寄生电感的影响
寄生电感（比方 Lgate 和 L emitter ）也会致使误触发。接通时，负载电流会流过晶体管，是以也会流过 L emitter。假如负载电流俄然封闭，则 Lemitter 会依据如下公式发生负电压：
`-V=L_(“发射器”)*((dI)/(dt))`
这每每会使发射极电压低于 GND。当驱动器将栅极电压发送到 GND 时，栅极-发射极电压变成正值，从而能够关上晶体管。
在桥式电路中，所有低侧晶体管发射极都连接到电源地，每一个晶体管的无效 L发射极都市遭到其余晶体管的电感及其接地连贯的影响。很难完成圆满的对称性。是以，一些晶体管更轻易遭到误触发的影响，并且在所有事情条件下都无奈保障可展望的功能。
应一直经由过程尽量收缩导体和走线长度来最小化电路电感。然则，通过为每一个晶体管应用断绝栅极驱动器，驱动器接地能够间接连接到晶体管发射极，从而排除结构电感的影响。经由过程应用供应与发射极的开尔文连贯的晶体管，能够进一步改良这类情形。将驱动器接地连贯到此开尔文连贯可无效避免 L发射极影响导通行动。
另外，应用能够施加负栅极-发射极电压的栅极驱动器（即，不但仅是将栅极保持在地电位）来坚持晶体管封闭，能够增添栅极-发射极电压和晶体管阈值电压之间的平安裕度。这能够异常有效地避免误触发。
设想驱动电路
上一节曾经注解，驱动电路的性能对晶体管抵制误触发的才能有很大影响。
在应用 IGBT 举行设计时，晶体管数据表中指定的典范栅极阈值电压每每在 +3V 和 +6V 之间。跟着结温降低，这些电压可能会降至 1 到 2V。平日觉得 +15V 的栅极发射极电压是最好开启电压，以确保在罕见操纵条件下倏地切换。如上所述，能够应用负栅极电压封闭 IGBT。实际证实，-9V 电压是平安无效的。当初，拥有 +15V 和 -9V 非对称电压的双断绝 DC/DC 转换器平日用作 IGBT 驱动器。
驱动 SiC FET
在需求高能效、小尺寸和低分量的使用中，比方高端工业设置装备摆设、逆变器或电动汽车，碳化硅(SiC) MOSFET 正变得愈来愈受欢迎。SiC FET 的现实开启和封闭电压与 IGBT 的保举电压分歧。
SiC FET 的阈值电压显然低于 IGBT。另外，给定 SiC FET 的电压会跟着温度降低而下降。从逻辑上讲，这表明需求更大的栅极负偏移电压来封闭器件并避免误触发。阈值电压会在其应用寿命内下降。假如电路以 -5V 的栅极-源极电压运转，则在 1000 小时的应用寿命内，该下降通常在 0.2V-0.3V 之间。在此以后，阈值电压坚持稳固。
假如栅极-源极电压为 -10V，变迁大约是本来的五倍，晶体管之间的差别也很大。研讨发明，这些差别非常大，以至于一些器件在 0V 时就曾经“失常开启”。是以，为了确保设置装备摆设在全部应用寿命时期的功能同等，设想职员在应用 SiC FET 时不该施加低于 -5V 的栅极平衡电压值。
另外一方面，+15V 的正电压（如 IGBT 所用）在理论上是可行的。因为阈值电压远低于 IGBT，+15V 应能确保 SiC FET 中的靠得住开关行动。然而，分歧栅源电压下的输入特点注解，更高的电压将完成更低的导通电阻 RDS(ON)。+20V 的栅源电压可充沛发扬 SiC FET 的上风。是以，以 +20V/-5V 运转的 DC/DC 转换器是为驱动器供电的不错抉择。
另外，所选的 DC/DC 转换器还必须供应高隔离度。IGBT 的典范开关频次在 10kHz-50kHz 范围内，而 SiC FET 的典范开关频次在 50kHz 以上，这会致使峻峭的斜坡，使转换器的绝缘樊篱经受频频的大应力。尺寸过紧的绝缘会下降体系的长时间可靠性。
特地为功率晶体管栅极驱动器供电而设想的转换器，比方用于 IGBT 使用的 RECOM RKZ1509，或用于 SiC-FET 使用的 RKZ2005 或 RxxP22005，可提供不对称电压输入和高断绝，RxxP22005 的额外断绝电压高达 4kV 或 5.2kV。图 x 和 x 表现了若何应用这些转换器来操纵 IGBT 或 SiC-FET 栅极驱动器。
图 2：由双非对称断绝 DC/DC 转换器供电的 IGBT 栅极驱动器
图 3：由双非对称断绝 DC/DC 转换器供电的 SiC-FET 栅极驱动器
论断
在需求牢固靠得住的功率晶体管桥的体系中，精确设想晶体管栅极驱动器电路至多与抉择功率晶体管自身同样首要。众所周知，非对称开启/封闭电压和负偏移封闭是无效的，应与最好结构实际连系应用：坚持连贯短以最大限度地缩小电感，现实情况下（在设想 IGBT 桥时）经由过程开尔文连贯将驱动器接地间接连接到晶体管发射极。
驱动器电路必需断绝，以便驱动器接地可以或许间接连接到晶体管。无论是在驱动器中，仍是在用于为驱动器供电的双非对称 DC/DC 转换器壮大断绝关于确保长时间可靠性相当首要。
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