技术干货周刊奉上（IGBT，环路补偿，差分电路）

2023-03-03 10:00 作者:电子星球-官方 0人读过 | 我要投稿

IGBT及隔离驱动数据书册解读

作者：电源技能成长记

功率器件驱动中需要对控制电路和功率电路进行电气隔离，常用的隔离方式有三种，分别为电容隔离，变压器隔离和光耦隔离。不同厂家所选择的隔离方案各不相同，下面谈谈采用无磁芯变压器隔离的器件，该器件的特性包括：（1）2A的轨至轨输出电流；（2）内置保护有Vce饱和电压检测、短路钳位、主动关断和有源密勒钳位；（3）28V绝对最大供电电压；（4）195/190ns最大传输延迟；（5）100kV/us共模瞬态抑制；（6）12/11V输出低电压闭锁等。内部框图如图1所示。

Pin2：去饱和保护。开关管导通时，监测IGBT的集电极―发射极电压Vce，若Vce大于设定的电压（9V），K3输出高电平，退饱和保护被触发，IGBT被关断。为了保护的可靠性，端口增加了消隐时间，时间长短由外部电容进行调节。

Pin7：密勒钳位。由于存在弥勒效应，关断时Vce电压变化率经电容Cgc电容耦合，在门极产生电压尖峰，导致误导通。为了解决半桥驱动中的串扰问题，增加了弥勒钳位功能。IGBT关断时，门极电压小于设置的关断电压（2V），Pin7引脚内部MOS导通，门极接地，抑制串扰电压。

Pin12：准备就绪。正常工作时，该引脚输出准备就绪信号，输出形式为开漏输出。

Pin13：故障输出，低电平有效。低电压保护和驱动信号经过与门接入编码器及退饱和信号经过编码后传输至控制侧进行解码，解码后的信号接入SR触发器S端，Q端输出高电平，Pin13引脚内部MOS管导通，输出低电平。Pin13输出低电平表示驱动发生故障。

Pin14：重置输入，低电平有效。Pin14引脚输入低电平，信号接至SR触发器R端，当R端为高电平，SR触发器被复位，输出低电平，Pin13内部MOS管关断，引脚输出高电平……

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基础小结 | 推挽输出和开漏输出

作者：硬件笔记本

一、推挽输出

1.1推挽输出的概念

推挽（push-pull）输出是由两个MOS或者三极管组成，两个管子始终保持一个导通，另一个截止的状态。

当输入高电平时，叫做推；上管Q1导通，下管Q2关闭；

电流走向VCC→Q1→Vout。

当输入低电平时，叫做挽；上管Q1关闭，下管Q2导通；

电流走向Vout→Q2→GND。

1.2推挽电路的特点

推挽电路最大的特点就是能够增强输入信号的驱动能力。

二、开漏输出

2.1开漏输出的概念

当使用MOS管时，称为开漏（OD）输出，漏极输出。

当使用三极管时，称为开集（OC）输出，集电极输出。

由于使用MOS管的情况较多，很多时候就用"开漏输出"这个词代替了开漏输出和开集输出。

2.2开漏输出的特点

①开漏输出的高电平没有驱动能力

开漏输出最主要的特性就是高电平没有驱动能力，需要借助外部上拉电阻才能真正输出高电平，此时，如果在集电极或漏极上增加上拉电阻，就具备了输出高、低电平的功能……

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环路补偿六步法

作者：大话硬件

系统框图
反馈环节传递函数
功率级传递函数
PWM级传递函数
传递函数计算

如果我们把开关电源看成是不同的电路模块拼接而成，现在已经知道了每个模块的传递函数，那么接下来的事情很简单，按照闭环控制系统求解传递函数的方法求解就行。整个系统闭环起来就是下面这样:

要求解上面系统的传递函数，就必须知道输入和输出。输出都知道是输出电压，但输入是什么呢？

从上面的框图可以看出，其实系统的输入有两个，一个是输入电压Vin，另外一个是参考电压Vref。

这么说可能不够形象，我们找个电源芯片的规格书看一下。

这个框图可以看出，电源内部会产生一个稳定的参考电压，将这个电压作为输入，输入到环路中。

假如我们将输入电压作为整个系统的输入，输出就是输出电压，那么传递函数就是输出/输入，其实这个在前面的文章中就已经求解出来了，也就是功率级的传递函数。

所以，如果输入电压是系统的输入，输入只经过了系统的一部分。假设我们将参考电压作为整个系统的输入，输出还是输出电压，那么传递函数……

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Rdson和Vgs、Vds有怎样的关系？

作者：硬件微讲堂

1、一道问题

照例，先抛出来一道问题：Rdson和Vgs、Vds有怎样的关系？如果Vgs增大，Rdson如何变化？如果Vds增加，Rdson又如何变化？这道题，在面试或笔试中大概率不会涉及。但是为了进一步夯实硬件技术基础，有必要去研究下。

2、可变电阻区

在《Rdson对应MOS管的哪个工作区？》文章中，我们花大量篇幅讲解Rdson是对应MOS管的可变电阻区。可变电阻区是什么情形？如下图所示：

首先是Vgs>Vth，将衬底中的空穴被向下排斥，衬底中的少子（电子）被向上吸引，形成反型层，产生N型导电沟道。接着是Vds<=Vgs-Vth，由于Vds的存在，沟道会变成梯度，两端的宽度不均匀。满足这两个条件，MOS管才处于可变电阻区。

这上面的过程描述的有些简单粗暴，如果要考虑“Rdson和Vgs的关系”，这还不够，需要把上述过程做进一步细化。

3、Vds比较小的时候

当外部施加的Vds还比较小时，比如处于mV级别，此时的Vds电压会在沟道内产生电流id。该电流由沟道内的自由电子构成，id的大小就取决于沟道内自由电子的密度，而此时，电子密度是取决于Vgs的大小。

Vgs超过Vth的部分越多，导电沟道内被吸引的自由电子越多，此时可形象地理解为沟道内的载流子就越多，沟道宽度就越大。此时Rdson和(Vgs-Vth)呈反比，电流id和(Vgs-Vth)呈正比。

如果从导电沟道的形状来判断，此时由于Vds较小，沟道还处于矩形或近似矩形，未发生明显的形变。

如果从id-Vds的输出特性曲线来判断，此时曲线的斜率（电导，电阻的倒数）只取决于Vgs-Vth。而我们在讨论可变电阻区时，第一个前置条件就是Vgs>Vth且保持某数值不变，所以此时，输出特性曲线的斜率是不变的，Rdson也是不变的。

以Nexperia的PMX100UNE为例，具体看一下MOS管的Id和Vds的输出特性曲线，在Vds较小时，输出特性曲线近似为一条直线，斜率不变，电导不变，及电阻Rdson不变。此时的Rdson不会随Vds变化，只随Vgs变化。Vgs不变，Rdson不变；Vgs增大，Rdson减小。

4、Vds增大到不能忽略时

在Vgs>Vth且保持不变的条件下，随着Vds的增大，在沟道漏极一侧的电压发生了变化，原来是Vgs，现在变成了Vgd，即Vgs-Vds。而沟道源极一侧的电压还是Vgs，这样沟道两端电压一端是Vgs(源极)，一端是Vgd(即Vgs-Vds，漏极)。由于沟道宽度是取决于栅极和沟道对应点之间的电压，电压的变化，导致了导电沟道宽度的不均匀。

如果从导电沟道的形状来判断，电压高，则沟道宽度大；电压低，则沟道宽度小。因为Vds为正值，所以Vgs明显是大于Vgd（即Vgs-Vds）。表现为在源极侧最宽，在漏极侧最窄，沟道整体呈现为梯形。

(源极)导电沟道宽，相当于电阻导体的横截面积大，对应的电阻阻值小；相反，(漏极)沟道窄，则对应的电阻阻值大。所以此时，在Vgs不变的条件下，沟道电阻Rdson不再是不变的，而是会随着Vds的增加而增加。

如果从id-Vds的输出特性曲线来判断，此时曲线斜率不再只取决于Vgs-Vth，同时还要受Vds的影响。上面得出：Vgs不变时，电阻随Vds增加而增加，则有输出特性曲线的斜率（即电导）随Vds增加而减小。

以Nexperia的PMX100UNE为例，具体看一下MOS管的Id和Vds的输出特性曲线。随着Vds的增大，输出特性曲线明显弯曲，斜率逐渐减小，则电阻Rdson随着Vds的增加而增大。