理解闭锁效应：高电压栅极驱动IC自举电路分析

"本文档是飞兆半导体出版的AN-6076使用说明书，讲述了如何设计和使用自举电路来驱动高电压栅极驱动器IC，特别关注了闭锁效应及其在开关电源中的影响。" 在开关电源设计中，闭锁效应是一个重要的考虑因素，尤其涉及到高电压栅极驱动集成电路的使用。闭锁效应通常发生在含有寄生二极管的电路中，当这些二极管因过压或过大的di/dt导致前向或反向击穿时，可能会形成寄生可控硅（SCR）状态，进而引起不可预测的行为，甚至器件的永久损坏。例如，闭锁可能导致两个输出驱动同时处于高电平，引起交叉传导，这会破坏开关并最终毁坏栅极驱动器集成电路。 闭锁的一个具体场景是在理想自举电路中，这里的VDD通过一个理想二极管连接到VB。在大电流流过续流二极管时，VS电压下降，如果低到一定程度，栅极驱动器内部的寄生二极管DBS可能沿VS到VB方向导通，造成VB电压上升，自举电容过度充电，进一步加剧闭锁风险。如果VDD为15V，而VS下冲超过10V，VB可能升至25V以上，使得DBS二极管有击穿的风险，进而引发闭锁效应。 自举电路在高电压栅极驱动IC的高端栅极驱动中扮演关键角色，尤其是在那些要求高频、大功率和高效率的开关应用中。自举电路提供了简单且成本效益高的高压电源，但同时也存在限制，比如占空比受限于自举电容的充电时间，以及在源极连接负电压时可能出现的问题。在设计自举电路时，需要考虑寄生参数、自举电阻和电容对浮动电源充电的影响。 为了克服这些问题，高速栅极驱动电路采用特殊的电平转换设计，如脉冲式锁存电平转换器，能够在主开关导通时不吸收电流，保持高效率。自举式驱动电路的工作原理是利用自举电阻和二极管在开关状态改变时为自举电容充电，提供高端栅极所需的电压。 理解和避免闭锁效应对于确保高电压栅极驱动器IC和开关电源的可靠性和效率至关重要。设计师必须深入理解自举电路的工作机制，合理选择组件，以防止闭锁效应的发生，确保系统稳定运行。