系统变得简单第2部分：太阳能逆变器中的栅极驱动器

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大家好。

我是 Bart Basile。

今天我们的特邀演讲人是 来自 TI 高压电源解决方案

团队的 Sridhar。

继续“轻松 实现系统”系列。

今天的主题是栅极 驱动器和光伏逆变器。

光伏逆变器构建在开关 模式电源电子产品的

概念之上。

开关模式电源 电子产品基于

通常以给定的 频率使 MOSFET

或 IGBT 打开 和关闭的

电源开关。

Sridhar，您能向 我们的观看者

解释一下这些电源开关 为什么需要栅极驱动器吗？

当然可以。

无论这些光伏 逆变器中实现的

开关类型 是怎样的，

它们都需要 用作系统

大脑的模拟 或数字控制器。

由于电源开关 本质上是栅极

控制的并且竞争性 很强，因此需要栅极

驱动器器件，它支持 电源开关的快速

打开和关闭。

因此您可以将栅极 驱动器视作一个

具有足够肌肉 力量的人，在传感到

来自控制器的传入 信号时对栅极进行开关。

栅极驱动器 主要帮助降低

在对这些电源开关进行 开关过程中的功率耗散。

这里是简单的 单通道栅极驱动器

示例，演示了其功能。

有来自控制器的 输入信号。

这通常是一个逻辑电平。

驱动器的输出 根据输入信号

改变状态。

这在栅极打开 或关闭时发生。

在此期间，存在 一个重新灌入

电源开关的 高电流脉冲源。

电源开关的类型 和该开关上的

电容决定了 工程师在选择

栅极驱动器时必须 考虑的驱动电流。

除此之外，我们的 客户在选择栅极

驱动器时必须 考虑哪些部分

关键因素？

有多个因素， 第一个是

电源拓扑。

另一个是 需要从输入

传输到输出的 功率级别。

您还需要 查看开关

频率、运行 电压，栅极

驱动器需要在这些条件下 运行以打开或关闭开关，

保护级别 -- 这可能

不同于电流 传感、终端关闭、

去饱和保护、 欠压锁定。

此外，还有另外 一个重要的因素，

即隔离。

最后一个， 它也很重要，

即了解 在考虑到

瞬态时系统 需要承受的

最大电压。

嗯，针对光伏 逆变器而言，

您会建议什么 类型的栅极驱动器？

在回答该问题之前， 让我们看看太阳能

逆变器。

它们通常是 两级系统。

第一级是直流/直流 电源转换，称为

初级侧。

而第二级用于直流 到交流电源转换，

称为次级侧。

那么，逆变器的 初级侧通常

执行一项 关键功能，

即最大功率点 跟踪，称为 MPPT。

它调节次级侧的 输入直流电压，

以便执行 反相电网补偿。

通常，初级侧中 不需要隔离。

考虑到基准电压 通常低于 600 伏，

以及这么高的 开关频率，

初级侧 大约需要

几百千赫，功率 MOSFET 是直流/直流

转换的理想之选。

采用的典型 初级拓扑

是降压、降压-升压 和交错反激式。

因此，您可以使用单通道、 双通道或半桥 MOSFET

驱动器，它具有很短的 传播延迟和高驱动电流。

当前的商业逆变器 使用硅 MOSFET。

下一代逆变器 将评估氮化镓

和碳化硅 FET 解决方案，

因为与硅相比，它们可以 提供导通和开关损耗

低得多的解决方案。

现在，让我们看一下 直流到交流侧，

它是逆变器侧 或次级侧。

在这里，它通常 使用悬挂桥电路，

这会在单面解决 方案中采用四个开关。

在 3 面解决方案中 采用多达 12 个。

因此，在这里， 开关频率大约

为 60 赫兹至 几千赫兹，通常

最高为 20 kHz。

不过，电源轨 电压大约为

600 至 1,200 伏， 尤其是在串式

逆变器和中央逆变器中。

实际上，现在 某些新逆变器

会超过 1,200 伏，尤其 是对于 3 面解决方案。

因此，这使 IGBT 和碳化硅

FET 成为开关的 正确选择。

现在，该级中 使用的栅极

驱动器可以是半桥、 双通道或单通道驱动器。

不过，它们针对 IGBT 需要电隔离、高运行

电压和去饱和 等高级保护功能，

针对碳化硅 需要电流传感。

在这些驱动器中，我们 将讨论什么种类的隔离？

嗯，它取决于 逆变器的

类型和光伏 逆变器的区域要求。

一般来说，有两种 类型的隔离要求。

基本隔离， 即 2.5 KB/RMS，

以及增强型 隔离，即 5 KB/RMS。

现在，这些要求 由在每个区域

强制执行的 用于信号隔离的

安全标准推动。

Sridhar，感谢您为我们讲解 光伏逆变器栅极驱动器

系统设计。

请访问 ti.com/gatedrivers 查看 TI 的栅极驱动器

产品系列，以了解有关 我们的产品、技术文档

和有助于解决栅极 驱动器设计注意事项的

文章的更多信息。

谢谢观看。

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大家好。

我是 Bart Basile。

今天我们的特邀演讲人是 来自 TI 高压电源解决方案

团队的 Sridhar。

继续“轻松 实现系统”系列。

今天的主题是栅极 驱动器和光伏逆变器。

光伏逆变器构建在开关 模式电源电子产品的

概念之上。

开关模式电源 电子产品基于

通常以给定的 频率使 MOSFET

或 IGBT 打开 和关闭的

电源开关。

Sridhar，您能向 我们的观看者

解释一下这些电源开关 为什么需要栅极驱动器吗？

当然可以。

无论这些光伏 逆变器中实现的

开关类型 是怎样的，

它们都需要 用作系统

大脑的模拟 或数字控制器。

由于电源开关 本质上是栅极

控制的并且竞争性 很强，因此需要栅极

驱动器器件，它支持 电源开关的快速

打开和关闭。

因此您可以将栅极 驱动器视作一个

具有足够肌肉 力量的人，在传感到

来自控制器的传入 信号时对栅极进行开关。

栅极驱动器 主要帮助降低

在对这些电源开关进行 开关过程中的功率耗散。

这里是简单的 单通道栅极驱动器

示例，演示了其功能。

有来自控制器的 输入信号。

这通常是一个逻辑电平。

驱动器的输出 根据输入信号

改变状态。

这在栅极打开 或关闭时发生。

在此期间，存在 一个重新灌入

电源开关的 高电流脉冲源。

电源开关的类型 和该开关上的

电容决定了 工程师在选择

栅极驱动器时必须 考虑的驱动电流。

除此之外，我们的 客户在选择栅极

驱动器时必须 考虑哪些部分

关键因素？

有多个因素， 第一个是

电源拓扑。

另一个是 需要从输入

传输到输出的 功率级别。

您还需要 查看开关

频率、运行 电压，栅极

驱动器需要在这些条件下 运行以打开或关闭开关，

保护级别 -- 这可能

不同于电流 传感、终端关闭、

去饱和保护、 欠压锁定。

此外，还有另外 一个重要的因素，

即隔离。

最后一个， 它也很重要，

即了解 在考虑到

瞬态时系统 需要承受的

最大电压。

嗯，针对光伏 逆变器而言，

您会建议什么 类型的栅极驱动器？

在回答该问题之前， 让我们看看太阳能

逆变器。

它们通常是 两级系统。

第一级是直流/直流 电源转换，称为

初级侧。

而第二级用于直流 到交流电源转换，

称为次级侧。

那么，逆变器的 初级侧通常

执行一项 关键功能，

即最大功率点 跟踪，称为 MPPT。

它调节次级侧的 输入直流电压，

以便执行 反相电网补偿。

通常，初级侧中 不需要隔离。

考虑到基准电压 通常低于 600 伏，

以及这么高的 开关频率，

初级侧 大约需要

几百千赫，功率 MOSFET 是直流/直流

转换的理想之选。

采用的典型 初级拓扑

是降压、降压-升压 和交错反激式。

因此，您可以使用单通道、 双通道或半桥 MOSFET

驱动器，它具有很短的 传播延迟和高驱动电流。

当前的商业逆变器 使用硅 MOSFET。

下一代逆变器 将评估氮化镓

和碳化硅 FET 解决方案，

因为与硅相比，它们可以 提供导通和开关损耗

低得多的解决方案。

现在，让我们看一下 直流到交流侧，

它是逆变器侧 或次级侧。

在这里，它通常 使用悬挂桥电路，

这会在单面解决 方案中采用四个开关。

在 3 面解决方案中 采用多达 12 个。

因此，在这里， 开关频率大约

为 60 赫兹至 几千赫兹，通常

最高为 20 kHz。

不过，电源轨 电压大约为

600 至 1,200 伏， 尤其是在串式

逆变器和中央逆变器中。

实际上，现在 某些新逆变器

会超过 1,200 伏，尤其 是对于 3 面解决方案。

因此，这使 IGBT 和碳化硅

FET 成为开关的 正确选择。

现在，该级中 使用的栅极

驱动器可以是半桥、 双通道或单通道驱动器。

不过，它们针对 IGBT 需要电隔离、高运行

电压和去饱和 等高级保护功能，

针对碳化硅 需要电流传感。

在这些驱动器中，我们 将讨论什么种类的隔离？

嗯，它取决于 逆变器的

类型和光伏 逆变器的区域要求。

一般来说，有两种 类型的隔离要求。

基本隔离， 即 2.5 KB/RMS，

以及增强型 隔离，即 5 KB/RMS。

现在，这些要求 由在每个区域

强制执行的 用于信号隔离的

安全标准推动。

Sridhar，感谢您为我们讲解 光伏逆变器栅极驱动器

系统设计。

请访问 ti.com/gatedrivers 查看 TI 的栅极驱动器

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和有助于解决栅极 驱动器设计注意事项的

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谢谢观看。

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