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实现桥臂无损吸收见诸文献的大约有如图11所示几种。图11（a）（e）［12］电路从理论上实现了逆变器桥臂的无源无损吸收，但用作能回馈的变压器，其副边的二管耐压值过高是该电路的致命弱点;
　　图11（c）（d）［11］实际上是用于桥式dc-dc变换器的结构， 这一拓扑中电感单纯用作抑制吸收电容充放电电流，图11 几种无源无损耗吸收电路对于一般逆变桥臂则起不到开通缓冲的作用; 图11（b）［13］是无损吸收电路研究的新水平，它完全用lcd网络实现无损吸收，避免了互感元件带来的一系列问题， 大限度地归并元件， 工程适用化程度高;
　　但也存在一些问题，如主开关关断冲击电压和开通电流过冲相互制约， 且负载依赖性大， 工作适应范围小，设计、安装难度大，多相臂间可能相互影响等。吸收电路是早被采用的开关应力改善方法。相比软开关技术，他在变换效率、可靠性等指标上以及性价比方面占优。但也存在一些缺点：具有较强负载依赖性;
　　使用变压器时，负边二管耐压值过高; 吸收网络分析困难，附加损耗大等，这些都是与无源方式的固有性质相关联的。1　引言
　　scale-2芯片组是专门为适应当今igbt与功率mosfet栅驱动器的功能需求而设计的。这些需求包括：可扩展的分离式开通与关断门电流通路;功率半导体器件在关断时的输出电压可以为有源箝位提供支持;多电平变换器与并联功率器件的专业控制功能的兼容性;可以选择使用低成本的双向信号的变压器接口或抗电磁干扰光纤接口;可扩展设置，并具备故障管理;次故障信号输入输出，33v到15v的逻辑兼容性。
　　在延伸漏双井双栅氧cmos制造工艺中使用了这个芯片组，它包括几个不尽相同的次智能门驱动（igd）asic和一个初逻辑驱动插口（ldi）asic。
2　集成的栅驱动器核心

　　图1所示为栅驱动器asic原型的显微照片。它的有源区约为：
　　4 mm×2mm。常规封装是一个在高电流接口有着双引线键合的soic-16。在成本非常低的情况下，不同的接合法常被用来控制不同的标准产品的专业功能，包括可以选择使用双向信号变压器接口或双向光导纤维接口。这个高度集成的栅驱动器核心包含一个输出电流与泄放电流为55a的输出驱动，同时支持对外置的n型mosfet的直接驱动，这样就可以轻松放大栅功率和栅电流分别达到20w与20a甚至更大。半桥推挽式输出为在低成本的扩展，几个栅驱动器并联与不依赖关断栅-发射电压的操作控制性都提供了可能。
　　先进的控制功能以及专门为客户提供的选项可以通过在可编程的单层掩膜上预置复合信号单元以及简单器件（例如模拟比较器，逻辑门，cmos晶体管，接口），实现在短的时间内以具有竞争力的价格投入市场。

　　初逻辑驱动插口（ldi）asic实现了一个双沟道双向变压器接口，一个带有启动序列可扩展的dc-dc转换器，并且具有可扩展设置和故障管理功能。图2所示为逻辑驱动插口asic原型的显微照片，其有源区约为4mm × 2 mm，常规封装为soic-16。为了提高igbt的抗短路能力，一般在开启过程和导通状态下将其栅-发射电压限制在+15v以下。由于近来的igbt的阈值栅压已经超过3v，所以在关断过程和断开状态下把栅-发射电压设置为0v就足够了。这对于直接把栅驱动器集成在功率模块中的智能功率模块（ipm）来说是一种惯例。与这些小型的ipm相比，现今常规的大型igbt模块，带有36个以上的并联igbt芯片，它的栅互连线产生的电阻以及集电-栅转移电容都会增大，这会对它的关断速度，抗噪声特性造成严重的影响，特别是还有可能产生由于瞬间电压导致的局部误导通。为了减少这些影响，栅-发射关断电压通常设定为-5v—15 v。
　　因此，在一种工作模式下，igdasic可以通过在“vee”管脚（见图3）调节发射电压的方式，提供给开启导通状态一个调节过的+15v栅-发射电压来作为整个栅驱动器的供给电压，其测确度为±450mv，工艺偏差在3σ内，温度范围为400℃—1250℃。驱动直流电流被限制在 28ma以下，这样外部元件就可以控制将栅-发射电压设定为用户需要的值。

　　由于栅驱动器的供给电压在 205 v以下，所以驱动器需要使栅-发射电压保持在-55v左右，这样关断状态才可以抗噪声干扰。在这种工作模式下，监测到栅-发射开启电压小于126 v，关断电压小于515v时故障清除模式就会判断出错。与之相应的启动电路与噪声滤波也已经实现。栅驱动器的推荐供给电压范围为205 v—30v。在二种工作模式，也就是mosfet模式下，asic同样提供了一个0v的关断电压。一旦这种模式被asic监测到，故障清除模式将把开启电压85v作为判断出错的标准。监测关断电压的电路以及+15v的控制电路都将失效。这种模式下的推荐栅驱动器供给电压为10 v—175 v。
　　igbt是电压控制器件。通常，栅驱动器是用电压源来实现的，栅电流可以通过选择适当的栅电阻来调节。这里所使用的栅驱动器的开通和关断输出都是利用扩展标准cmos工艺制造的n型ldmos晶体管实现的。
　　横向器件的限制因素在于，对于相同的导通电阻更耗费硅片面积，而且在的栅-源电压下，一旦超过给定的工艺和温度，饱和电流以及导通电阻将产生很大的变化。对于一个不增加成本的实例，栅驱动器的输出，导通电阻为11ω，偏差±40%，假定外部的栅电阻为33ω，那么将引起栅电流±10%的变化。此外，随着在高结温下dmos饱和电流的减小，它有可能到达栅电流峰值所需要的小值，导通电阻的变化将进一步地增大。终将导致增加igbt栅电荷移动的延迟时间。这种时间上的延迟将对并联的igbt与独立的栅驱动器的电流分配产生严重影响。大型的集成dmos晶体管被一个根据工艺和温度变化的栅-源电压驱动。此外，关断输出工作在栅-源电压低于55v的情况下时，源导线电阻引起的电压降落同样会被补偿。只要有可能，有着减薄栅氧层的高电压输出电路都要在源输入电压低于55v的条件下工作来增加单位面积的跨导，从而降低成本并减小信号的延迟。如果有可能，数字、模拟电路要配合双输出为5v的自备供电设备使用，这种设备已经完全被集成在asic中了。
　　这些测方法同样可以对igbt瞬态工作进行确的控制。这几年来，有源箝位被广泛的应用于igbt的关断［1，2］，以便限制集电-发射电压。除了具有有源箝位的功能外，asic合并了电路，实现了在igbt关断时，对集电-发射电压上升速度和箝位水平的闭环控制。所以，在整个的断开过程中，igbt内部的dmos栅沟道都是导通的。有源箝位较高的响应速度可以减少关断时的开关损耗，从而提高短路时的关断能力。图4所示为一个用来测评的即插即用scale-2型igbt驱动器，它的有源箝位功能得到了改良，以及一个3300v、400a的igbt模块的短路关断波形。栅驱动器和dc-dc变换器输出都使用了外置的n型dmos，这样一来驱动器的栅性能可以达到20 a、20w，并且具有目前大部分的常用功能。这些功能包含一个双向信号变压器接口和几个光纤接口，多电平模式，闭锁时间，igbt短路集电-发射电压在额定电压3300v或以上时通过感应电阻的高阈值监测，不足3300v时则通过感应二管的低阈值监测。
　　对于关断输出来说，经过工艺和温度补偿的栅-源电压在开启状态下由一个适合的电荷泵电路提供，在断开状态下由一个自举的电平驱动提供。除了一个外部的电容以外，这些都已经集成在芯片里了。这使得输出脉冲的占空比可以在0-1之间变化，并且可以支持对外置的n型mosfet的直接驱动，这样栅驱动器的栅功率和电流就可以轻松扩展了。尽管生产变复杂了，这种解决方案却并不浪费硅片面积，它占用的硅片面积只是简单的p-mos输出所占用的面积。
　　前置驱动通过使用分离的门电阻分别控制开启和关断来实现佳性能，可以直接驱动栅电容高达15 nc的外置n型dmos。驱动能力达到20a 、20 w的igbt驱动器，开关频率可以达到750 khz（间歇式），300 khz（连续式），延迟时间少于50ns。asic在驱动提供了可编程的单层掩膜的死区时间，以此来满足用户定制的需要，使设计达到优化。
3　设置与故障管理
　　双向变压器接口不论指令信号还是错误信号都同样传送，通过短脉宽的单脉冲来实现短的指令信号延迟时间。如果这两种信号遇到冲突，错误信号对于指令信号和dvdt耐占优势，将导致长脉冲宽度的噪声电流。差分信号用一个40v的高线性输入电压处理，软箝位被用来增强共模噪声抑制。为了防止出现反冲电压，将通过集成的阻尼电阻和专门的小脉冲时间来估测，而不需要额外的信号延迟时间。假设耦合电容为4pf，达到》50vns 的抗干扰性，可以抵抗高达3300v的电压波动。
　　由于任何故障状况都将在1微秒内传递到初端，异步故障传递方式可以使并联igbt与多电平变换器拓扑结构的时钟需求得以实现。为了将这种情况的时间偏差减到小，电路要通过补偿温度和工艺误差的影响。选的故障管理模式是在相关的igbt关断之前报告错误信息。关断之前的延迟时间是可以在igdasic中调整的，在几微秒范围内，也可以设置为0或大。4　应用
　　scale-2型芯片组作为核心平台应用于新一代的igbt栅驱动器。相比于以前的芯片组，一个完整的即插即用igbt驱动器的所有组成部分的成本可以减少60%以上［3］。
　　图5　带有外置n型dmos驱动器的双通道igbt驱动器核心，栅性能为20a4w（左图），栅性能为55a08w的完全集成版（右图）。

　　图5 带有外置n型dmos驱动器的双通道igbt驱动器核心，栅性能为：20 a 4 w，栅性能为55 a  08w的完全集成版。图5（左）所示为一个双通道栅驱动器核心，它的驱动能力为20 a， 4 w， +15 v -10v，栅驱动器和dc-dc变换器输出使用的都是外置n型dmos：它具有双向信号变压器接口，提供可调整的操作模式、死区时间、闭锁时间、先进的有源箝位功能和一个次故障输入端。典型的延迟时间为110ns。代表性的应用包括对于1700 v  200 a，开关频率达到75 khz的igbt进行半桥式控制。
　　图5（右）所示为一个相似的双通道栅驱动器核心，它的驱动能力为55 a， 08 w， +15 v-10v，栅驱动器和dc-dc变换器输出都是完全集成的。典型的延迟时间为88ns。体积小，更容易扩展到7通道以及其低廉的成本使得它成为驱动1700 v225a igbt的佳选择。代表性的应用包括对于1700v  100 a，开关频率达到25 khz，或者是600 v  50 a，开关频率达到75 khz的igbt进行半桥式控制。
5　前景