ZHCSKZ7C June 2020 – February 2021 UCC21540-Q1
PRODUCTION DATA
10.2.2.9 具有输出级负偏置的应用电路
当非理想 PCB 布局和长封装引线（例如 TO-220 和 TO-247 型封装）引入寄生电感时，高 di/dt 和 dv/dt 开关期间功率晶体管的栅极源驱动电压会出现振铃。如果振铃超过阈值电压，则存在意外导通风险，甚至会发生击穿。为了将此类振铃保持在阈值以下，一种常见的方式是在栅极驱动上施加负偏置。下面是实现负栅极驱动偏置的几个例子。
图 10-2 展示了通过在隔离式电源输出级使用齐纳二极管来在通道 A 驱动器上生成负偏置关断的第一个例子。负偏置由齐纳二极管电压设置。如果隔离式电源 VA 等于 17V，则关断电压为 –5.1V，导通电压为 17V – 5.1V ≈ 12V。通道 B 驱动器电路与通道 A 的相同，因此该配置需要两个用于半桥配置的电源，并且 RZ 上存在稳态功耗。
图 10-2 利用 ISO 偏置电源输出上的齐纳二极管生成负偏置图 10-3 展示了采用两个电源（或单输入双输出电源）的另一个例子。电源 VA+ 决定正驱动输出电压，而 VA– 决定负关断电压。通道 B 的配置与通道 A 的相同。此解决方案所需的电源数量要比第一个例子中的多，不过它在设置正负电源轨电压时提供了更大的灵活性。
图 10-3 利用两个 LSO 偏置电源生成负偏置如图 10-4 所示，最后一个例子是单电源配置，并通过栅极驱动环路中的齐纳二极管来生成负偏置。此解决方案的优势是，它仅使用一个电源，并且自举电源可用于高侧驱动。在这三种解决方案中，此设计的成本最低，所需设计工作量也最少。不过，此解决方案有以下局限性：
- 负栅极驱动偏置不仅取决于齐纳二极管，而且还取决于占空比，这意味着当占空比变化时，负偏置电压也会变化。因此，在此解决方案中，使用变频谐振转换器或相移转换器等具有固定占空比 (~50%) 的转换器比较有利。
- 高侧 VDDA-VSSA 必须维持足够的电压来保持在建议的电源电压范围内，这意味着在每个开关周期的一段时间内低侧开关必须导通或在体（或反向并联）二极管上存在续流电流，以便刷新自举电容器。因此，除非高侧使用专用电源，如另外两个示例电路中那样，否则高侧无法实现 100% 占空比。
图 10-4 利用单电源和栅极驱动路径上的齐纳二极管产生负偏置