驱动电路设计（四）—— 驱动器的自举电源综述

驱动电路有两类，隔离型的驱动电路和电平位移驱动电路，他们对电源的要求不一样，隔离型的驱动电路需要隔离电源，驱动集成电路一般都支持正负电源，而电平位移驱动电路一般采用非隔离的自举电源，一般是单极性正电源。

随着IGBT技术的发展和系统设计的优化，电平位移驱动电路应用场景越来越广，电路从600V拓展到了1200V。1200V系列驱动电流可达+/-2.3A，可驱动中功率IGBT，包括Easy系列模块。目标10kW+应用，如商用HVAC、热泵、伺服驱动器、工业变频器、泵和风机。

电平位移驱动电路只能实现功能隔离，所以非隔离的自举电路是最合适的选择。

在一些低成本的应用中，特别是对于600V的IGBT和一些小功率的1200V的IGBT，业界总是尝试把驱动级电源的成本降到最低。因而自举电路在这些应用中非常受欢迎。

典型自举电路如图1所示，自举电路仅仅需要一个15~18V的电源来给逆变器的驱动级供电，所有半桥下桥臂IGBT的驱动器都与这个电源直接相连，(见图1中的VSL引脚)。半桥上桥臂IGBT的驱动器通过电阻R_b和二极管VD_b连到电源(VSH引脚)上。每个驱动器的电源引脚上都有一个电容(C1和C2)来滤波。电容器C2只给下桥臂驱动器滤波和提供瞬态电流。

然而，上端电容器C₁还有另外的任务。电路启动时，电容器没有或只是部分充电。但是当底部IGBT VT₂导通后，电流通过R_b和VD_b为C₁充电且基本达到电源电压的水平。当然这个电压需要减去二极管VD_b的正向电压，电阻R_b的压降和底部IGBT VT₂的导通压降。当下桥臂IGBT VT₂关断时，电容器C₁接地电位上升，可以满足上端驱动级所需要的电压，所以该电容也被称作自举电容。一旦VT₁开通，电压发生变化，自举二极管VD_b要承受直流母线电压。

为了驱动VT₁，电容器C₁相应地放电。随着接下来IGBT VT₂的导通，C₁流失的电荷得到补充，这样能循环工作。