2 柵極驅動變壓器的工作原理

配置柵極驅動變壓器的方法有許多，但最常見的是圖 2-1 所示的推挽式類型。

在此配置中，雙通道低側驅動器與脈沖變壓器一同使用，用于驅動高壓半橋。圖 2-2 中分開展示了 OUTA 和 OUTB 的內部功能。

通過將 OUTA 切換為高電平以及將 OUTB 切換為低電平（反之亦然），便會在脈沖變壓器的初級側產生 ±V-_DD 的方波。請注意圖 2-1 中的點表示法；當初級側上電壓為正時，高側支路上產生相應的正電壓，低側支路上產生負電壓。初級側上的電壓為負時，低側支路上會產生正電壓，而高側支路上會產生負電壓。

次級側會在 ±V-_DD（乘以匝數比）之間切換。負電壓之所以會成為一個問題，有兩個原因。首先，將 C_GS 電容拉至低于地電平會浪費電能，因此柵極驅動 IC 和變壓器中的功率耗散高于關閉開關所需的功率耗散。其次，該電壓有時會超出開關允許的電壓等級。這種負偏置在某些情況下會有用，但在許多應用中不需要負偏置。

圖 2-1 中所示的 PNP 關斷電路可解決負電壓問題。二極管（D1 和 D2）允許正向導通，以便在 V_DD 為高電平時對 V_GS 充電。當 V_DD 為低電平時，D1 和 D2 會阻止反向導通。V_DD 下降后，PNP BJT（Q1 和 Q2）會導通并灌入電流，以拉低 V_GS 并關斷 FET。由于 PNP BJT 在 VDD 降為 0 時關斷，但僅在 VDD 變為高電平時柵極才會變為高電平，因此這種本地關斷實現方案也支持增加死區時間。

初級側上的電壓從 ±12V 開始切換，并增加了一些死區時間，在這段時間內 OUTA 和 OUTB 均關閉。電流從初級轉移到次級，從而同時導通高側和低側 FET。由于存在局部關斷電路，因此在關斷期間，通過變壓器的電流傳輸非常少。本地關斷電路還允許對開通和關斷時間進行單獨調節。在該示例中，上升時間約為 580ns，下降時間約為 200ns。可調上升和下降時間可實現更好的壓擺率控制并減少 EMI。改變 Rg 可調節開通時間，改變 RB 可調節關斷時間。

總體而言，圖 2-1 中所示的電路允許僅使用低側柵極驅動器 IC、變壓器和一些額外元件來控制高壓半橋。無需電平轉換、隔離器 IC 或輔助電源，因為柵極驅動變壓器可以同時滿足所有這些角色。