一、前言
为了有效避免功率器件误开启问题以及加快功率器件的关断速度，常采用栅极负压驱动的策略。一方面，负压加速米勒电容放电，加速器件关断。同时电路中极小的寄生电感（nH）都可能引起电流倒灌，使 IGBT 功 率器件无法关掉，负压可以防止电流倒灌；另一方面，负压值也为 IGBT 功率管的 误开启电压提供了一定的裕量，即使产生较大的 dV/dt 噪声，也可以保证器件的可靠关断，抑制 IGBT 误开启。下面将对典型的负压驱动技术进行详细分析。
二、自举电容负压驱动电路
当驱动电路输出级高侧功率管 SW1 打开，低侧功率管 SW2 关闭，电源电压为自举电容 CH充电，此时自举电容两端电压左正右负；当驱动电路输出级高侧功率管 SW1 关闭，低侧功率管 SW2 打开，自举电容左端接地，电容两端电压值维持不变，从而在自举电容右端获得一个栅极关断负压。但这种情况下，IGBT 功率器件无法正常开启，当 P 管 SW1 开启，N 管 SW2 关闭时，与 IGBT 功率器件和输出级相连的电阻 RC上没有电流流过，无法建立开启电压，所以 IGBT 功率器件无法可靠开通。为了解决这一问题，将齐纳二极管 D0 跨接在自举电容 CH 两端，在电源电压为自举电容充电时，自举电容 CH 上的压降是齐纳二极管 D0 的反向击穿电压，电阻 RC上有电流流过，为 IGBT 功率管提供足够的开启电压。
三、开关电荷泵负压驱动电路
工作原理可分为三个阶段：阶段 A（电容充电阶段）：开关 S1、S2 闭合，开关 S3、S4 断开，此时电容 CP上极板不断积累电荷，最终电容 CP上的电压为电源电压 VIN，电容 CP两极板极性为上正下负，上极板为 VIN，下极板接地为零电位； 阶段 B（电荷转移阶段）：开关 S1、S2 断开，开关 S3、S4 闭合，电容 CP上的电荷将逐渐转移至电容 COUT上，直到两个电容间的电荷达到平衡状态；阶段 C（电荷平衡阶段）：当电容 CP和电容 COUT间的电荷量达到平衡状态时，由于此时电容 CP上极板为零电位，同时电容两端电压具有非突变性，因此下极板输出-VIN，这样就获 得了系统所需要的负压。将电路中的模拟开关替换为开关 MOS 管构建开关电容负压电荷泵电路，如图（b）所示，C1 和 C2 上极板交替产生负电压，M3、M4 组成时序开关管把电容上的负压交替输出。
四、齐纳管钳位电压负压驱动电路（实际项目中常用）
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齐纳管钳位电压负压驱动技术的电路如图所示，具体的工作原理为：IGBT功率管发射极处利用齐纳二极管钳位在稳压管的反向导通电压值，当驱动电路 P 管导通，N 管关闭，即功率管栅极接电源电压，此时 IGBT 功率管栅极–发射极之间形成正电压保证 IGBT 功率管的正常开启；当驱动电路 P 管关闭，N 管导通，即功率管栅极接地，由于 IGBT 功率管发射极电位被稳压管钳位在一个固定的正电压值，IGBT 栅极电压相对于集电极正电压为“负压”，可靠快速关断 IGBT 器件。
项目中实际应用举例，上图也利用了齐纳管钳位电压负压设计驱动电路。
五、双电源负压驱动电路
提供了一种利用额外电源实现负压驱动的方案，如图（a）所示，除 了电源电压 VCC以外，引入关断负电压 VEE，这个负电压可由外部电源转化芯片提供，例如 DC-DC 芯片，由于需要额外增加电源，整体设计成本增加，同时多电源的引入也为系统的可靠运行带来了一定的隐患。也可使用片上集成技术，将产生负压的负压型 DC-DC 电路集成到芯片内部，VEE的大小由 Buck-Boost 负压转换器决定，根据输入电压，输出电压和负载电流计算占空比来实现正电压开启，负电压关断功率器件。
