高频开关设备中自举电路设计的实战应用与方案

在多级电源转换器、电机驱动和其他需要高频开关操作的设备中，栅极驱动IC用于控制功率晶体管的开启和关闭。对于高侧开关而言，由于它们通常工作在较高的电位下，传统的直接驱动方式难以实现。

自举电路作为栅极驱动IC的一部分，能够提供必要的电压提升，以确保MOSFET或IGBT等功率器件在高侧操作时能正确导通。本文将详细介绍栅极驱动IC自举电路的设计原理和实战方案。

自举式电路在高电压栅极驱动电路的工作原理如下。

当 VS 降低到 IC 电源电压 VDD 或下拉至地时 （低端开关导通，高端开关关断），电源 VDD 通过自举电阻， RBOOT，和自举二极管， DBOOT，对自举电容CBOOT，进行充电，如图 2 所示。

当 VS 被高端开关上拉到一个较高电压时，由 VBS 对该自举电容放电，此时，VBS 电源浮动，自举二极管处于反向偏置，轨电压 （低端开关关断，高端开关导通）和 IC 电源电压 VDD，被隔离开。

自举式电路应用实例

1. DC-DC转换器

• 在非隔离式升压、降压-升压拓扑结构中，自举电路使栅极驱动IC能够在输入电压范围内可靠地控制高侧开关。

2. 电机驱动

• 三相逆变器中，每个桥臂都需要独立的自举电路来驱动相应的高侧功率器件，从而实现对电机的有效控制。

3. 太阳能逆变器

• 为了最大化太阳能板的能量输出，光伏系统中的最大功率点跟踪（MPPT）控制器会频繁调整工作电压，这时自举电路的作用尤为突出。

实战方案：

Microchip高效双通道数字栅极驱动器

Microchip的AgileSwitch® 2ASC-12A1HP 1200V双通道数字栅极驱动器，采用Augmented Switching™技术，可直接用于生产并可完全配置。AgileSwitch 2ASC-12A1HP栅极驱动器和下一代2ASC-12A2HP由Microchip智能配置工具（ICT）支持，该接口允许用户配置栅极驱动器参数，包括栅极开关配置文件、系统关键监控器和控制器接口设置。ICT是一个免费的下载工具，可以有效节省开发时间。

（图片来源：Microchip Technology Inc.）

Microchip AgileSwitch® 2ASC-17A1HP 1700v双通道高性能核心能够更好地控制和保护大多数基于 SiC MOSFET 的电源系統。2ASC-17A1HP 提供高达20A 的峰值电流。这种先进的栅极驱动內核包括一个隔离式 DC/DC转换器和用于 PWM 信号和故障反馈的低电容隔离栅。智能配置工具 (ICT) 允许用戶为他們的应用适当配置栅极驱动器參數，而无需更改硬件设计。

（图片来源：Microchip Technology Inc.）