【導讀】工業應用中

，功率半導體的驅動電源功率不大，設計看似簡單
，但要設計出簡單低成本的電路並不容易。這就需要一個集成度高，外圍器件少
，功率密度高的DCDC輔助電源方案，減小線路板麵積
，這對避免受幹擾，提高可靠性也有幫助。這是開發EiceDRIVER™ Power 2EP係列的背景。

工業應用中，功率半導體的驅動電源功率不大，設計看似簡單，但要設計出簡單低成本的電路並不容易，主要難點有幾點：

1. 電路要求簡潔
，占用線路板麵積要小

一個EasyPACK™ 2B 1200V 100A六單元IGBT模塊，周長20cm
，占板麵積27cm²
，很小，在四周要安排布置6路驅動和4-6路隔離電源並不容易，如果需要正負電源就更複雜。

2. 電力電子係統需要滿足相應的安規和絕緣配合標準
，保證合規的爬電距離和電氣間隙
，這使得PCB麵積更捉襟見肘。

3. 對於中大功率的功率模塊，驅動板會放在模塊上方，會受熱和直麵較強的電磁幹擾。

4. 微溝槽IGBT7的QG也比較大
，需要更大功率的驅動電源。

這就需要一個集成度高
，外圍器件少，功率密度高的DCDC輔助電源方案，減小線路板麵積，這對避免受幹擾，提高可靠性也有幫助。這是開發EiceDRIVER™ Power 2EP係列的背景。

2EP100R是全橋變壓器驅動器集成電路，頻率調節範圍50至695kHz，占空比從10%到50%可調，可產生正負非對稱輸出電壓
，為隔離型柵極驅動器提供正負電源，在15V輸入，+15V/-7.5V輸出時
，典型功率為5W
，如果提高輸入電壓和占空比
，輸出功率可望達到13W。2EP還集成了可調節過流閾值、輸出短路保護、過溫保護和UVLO保護等功能，使得驅動電路能正常可靠工作。

基本電路框圖

從管腳6和7的內部電路可以看出，這是一顆全橋驅動器，除了低壓、過溫、平均電流和峰值電流檢測和保護的功能外
，振蕩器和占空比有精度保證
，還帶有預充電、軟啟動功能。

典型應用電路

全橋整流

選擇50%占空比，次級通過全橋整流就能實現單電源輸出
，當變壓器匝數比2.5:1時，輸出電壓為+5V，優(you)點(dian)是(shi)輸(shu)出(chu)紋(wen)波(bo)小(xiao)
，缺(que)點(dian)是(shi)需(xu)要(yao)四(si)個(ge)二(er)極(ji)管(guan)
，每(mei)半(ban)周(zhou)都(dou)需(xu)要(yao)流(liu)過(guo)兩(liang)個(ge)二(er)極(ji)管(guan)，兩(liang)倍(bei)的(de)整(zheng)流(liu)二(er)極(ji)管(guan)損(sun)耗(hao)，尤(you)其(qi)當(dang)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)低(di)的(de)時(shi)候(hou)靜(jing)態(tai)損(sun)耗(hao)占(zhan)比(bi)大(da)。

倍壓整流

倍壓整流比較容易設計，隻要選擇50%占空比，變壓器匝數比1.8:1
，次級通過倍壓整流就能實現正負輸出比固定為2:1，即15V和負-7.5V，這電壓對於中功率IGBT模塊驅動非常友好。

danraozushuchudebeiyazhengliuhuizaibianyaqishangyinrubuduichengfuzaidianliu，zhexiebuduichengdianliuzaishuruduandedianzuxingyuanjianshangchanshengbuduichengyajiang，qijieguoshibianyaqizhengfudianyadedianyaheshijianchengjibuxiangdeng
，zhejiangdaozhibianyaqicixindeB-H曲線上的工作點發生偏移，變壓器會部分飽和。

解決方法是在次級倍壓整流的輸入端串聯電容器。更多的驅動電路實際上需要2-4-6路lu
，雙shuang數shu繞rao組zu輸shu出chu的de變bian壓ya器qi
，隻zhi要yao將jiang一yi對dui倍bei壓ya整zheng流liu的de變bian壓ya器qi同tong名ming端duan相xiang反fan連lian接jie

，由you於yu一yi般ban情qing況kuang下xia各ge個ge路lu負fu載zai相xiang等deng，這zhe樣yang就jiu可ke以yi平ping衡heng變bian壓ya器qi，可ke能neng不bu需xu要yao串chuan聯lian電dian容rong器qi。

倍壓整流原理和設計請參考評估板EVAL-2EP130R-VD帶雙輸出倍壓整流的2EP130R變壓器驅動器評估板的應用手冊，需要購買評估板和索取PCB參考文件等請填寫表單。

峰值整流

峰值整流可以通過調節占空比
，實現寬範圍的正負隔離輸出電壓。

2EP占空比10%-50%可調，使得正負輸出比範圍為1:1到9:1，而變壓器初次級繞組匝數比決定輸出正負電壓值


，可以方便匹配IGBT、SiC MOSFET驅動電路設計需要。

由於占空比可能不是50%，電壓波形的不對稱占空比就會產生直流分量，造成變壓器直流偏置從而飽和，所以我們需要在初級繞組串聯一個隔直電容。

例子中，占空比DC取33%，變壓器匝比TTR=1.25，所以輸出電壓是+15V/-7.5V，與倍壓整流一致。峰值整流把隔直電容從初級移到次級，避免變壓器飽和問題，器件也少
，更推薦。

改變參數

，DC=22%
，TTR=1.5，輸出電壓是+15V/-4V，適合SiC MOSFET。

改變參數
，DC=14%，TTR=1.4，輸出電壓是+15V/-2.5V
，適合SiC MOSFET。

總結

對於IGBT驅動一般可以采用+15/-15V和+15V/-7.5V或+15V單電源驅動
，DCDC電路可以采用全橋整流、全波整流和倍壓整流，這些電路設計簡單
，容易實現。

對於SiC MOSFET

，不推薦用太低的負壓，對於IGBT來說
，合理選擇負壓也可以減小驅動功率
，尤其是新一代微溝槽IGBT的柵極電荷QG比較大，需要驅動功率也大，減小負壓有積極意義。

實現任意負壓建議采用峰值整流，2EP占空比10%-50%可調
，使得正負輸出比範圍為1:1到9:1

，而變壓器初次級繞組匝數比決定輸出正負電壓值，可以方便匹配IGBT、SiC MOSFET驅動電路設計需要。

峰值整流原理和設計比較複雜，請參考評估板EVAL-2EP130R-PR和EVAL-2EP130R-PR-SIC的應用手冊。需要購買評估板和索取PCB設計文件等請填寫表單。

a) EVAL-2EP130R-PR：2EP130R變壓器驅動器評估板，具有雙輸出峰值整流和可定製的輸出電壓，適用於MOSFETS和IGBT。

b) EVAL-2EP130R-PR-SIC：用於SiC MOSFET的雙輸出峰值整流2EP130R變壓器驅動器評估板。

（作者：陳子穎

，文章來源：英飛淩工業半導體）

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