對馬達驅動、不斷電系統、交換式電源、高強度燈管整流器以及感應加熱等電壓轉換應用，絕緣閘雙極電晶體（Insulated Gate Bipolar Transistor；IGBT）的閘極必須以穩定的開關切換驅動電壓推動，同時需要相對較高的電流等級，以便能夠在導通與關斷狀態間快速切換，這個高電流主要用來進行閘源極以及閘汲極電容的快速充放電。

閘極驅動電路必須由控制電路的3.3V或5.0V邏輯輸出產生能夠讓IGBT導通或關斷的電流，同時還要將低電壓電路與高電壓切換瞬間變換與雜訊隔離，因此市場上就出現了特別針對控制信號介接設計，並提供符合IGBT閘極電容與功率要求輸出的專用型閘極驅動光耦合器產品，在適當設計的應用電路中採用這些產品將可以確保在安全的功率消耗限制條件下動作以達到可靠的運作。閘極驅動光耦合器具備有：

CMR共模拒斥是將輸出維持在正確邏輯狀態下可以承受的最高共模電壓（VCM）變化速度，CMR失效將會造成輸出出現正向或負向脈衝雜訊，這個關鍵規格可以確保在高直流電壓快速切換時可靠的驅動資訊傳遞。

閘極驅動光耦合器目前已經可以提供5A尖峰輸出電流的產品，當具有更高輸出電流產品推出時，擁有更大電壓變換範圍的設計可以透過節省額外電流放大電路的需求而大幅簡化。具備0.6A尖峰電流輸出的閘極驅動光耦合器能夠直接驅動大約1200V/25A的IGBT，2.5A尖峰電流輸出的元件則可以驅動規格達1200V/100A的IGBT，而具備5A尖峰電流輸出，例如安華高科技（Avago）的ACNW3190則可以推動規格達1200V/200A或600V/300A的IGBT，此外，更高的5A尖峰輸出電流更可以讓設計工程師以更快的速度來進行較小功率等級IGBT的切換，因為閘極電容能夠以更快的速度充電。

這些光耦合器可以提供200ns左右甚至更快的切換時間（tPLH/tPHL），最大低位準輸出電壓為0.5V，依特定IGBT而定，可以節省提供負向閘極輸出電壓以確保切換運作時足夠關斷能力的需求，圖一顯示了典型的單電源應用電路。

閘極電阻（Rg）的大小不管是由驅動電路或是IGBT的角度來看都相當重要，閘極電阻必須能夠限制閘極電流，使得它在提供或吸入最高可能驅動電流時位於光耦合器允許的最大功率消耗範圍內。對IGBT來說，閘極電阻則會影響導通與關斷時間內的電壓變化（dVCE/dt）與電流變化（diC/dt），當使用者選擇特定IGBT時，相當重要的是要選擇適合的閘極驅動光耦合器，因為這個驅動電路的電流與功率規格就決定了IGBT能夠被導通與關斷的速度。

在面對部分具有高反向轉換電容，也就是米勒電容的較高功率IGBT元件時，可能就必須採用雙電源電路，請參考圖二。

其他輸出在0.4A到5A範圍的專用型閘極驅動光耦合器規格包括：

提供的絕緣電壓、尖峰電壓以及相關的安全規格與認證會依版本、包裝與選項而有所不同，例如5A輸出的ACNW-3190以400-mil 8-pin雙排直插式包裝供貨，並提供彎角型（gull-wing）引腳選擇，擁有IEC/EN/DIN EN60747-5-2下VIORM＝1414Vpeak的最高絕緣電壓，同時也符合UL1577零件認可計劃要求，可以承受高達VISO＝5000VRMS電壓達一分鐘，這個包裝提供了9.6mm的最小外部電氣間隙、10.0mm的最低外部爬電距離以及1.0mm的最小內部電氣間隙。

這些閘極驅動光耦合器並包含有電壓過低鎖住（Under Voltage LockOut；UVLO）功能，主要設計用來保護在IGBT發生錯誤的狀況下，造成閘極驅動光耦合器電源電壓（相當於完全充電IGBT閘極電壓）下滑到讓IGBT保持在低導通電阻狀態的位準以下，當輸出為高電位狀態且電源電壓下滑到VUVLO臨界值以下時（以ACNW3190為例，臨界值為9.5 < VUVLO- < 12.0），光耦合器輸出將會在約0.6μs的標準VUVLO關斷延遲後進入低電位狀態，當輸出為低電位狀態同時電源電壓上升超過VUVLO+臨界值時（11.0 < VUVLO+ < 13.5），光耦合器的輸出則會在約0.8μs的VUVLO導通延遲後進入高電位狀態（假設LED為導通）。

---本文由Avago安華高科技提供---

《圖一　推動IGBT閘極驅動光耦合器的典型單電源應用電路，快速切換與0.5V最高VOL的組合通常可以節省提供用來確保關斷速度夠快的負向閘極電壓需求。》

《圖二　推動IGBT閘極驅動光耦合器的典型雙電源應用電路，可能需要負向閘極驅動電壓以確保具有高米勒電容的較高功率IGBT能夠在切換運作時保持在關斷狀態。》