0
  • 聊天消息
  • 系統(tǒng)消息
  • 評論與回復(fù)
登錄后你可以
  • 下載海量資料
  • 學(xué)習(xí)在線課程
  • 觀看技術(shù)視頻
  • 寫文章/發(fā)帖/加入社區(qū)
會員中心
創(chuàng)作中心

完善資料讓更多小伙伴認(rèn)識你,還能領(lǐng)取20積分哦,立即完善>

3天內(nèi)不再提示

離散隔離柵極驅(qū)動器簡介和優(yōu)勢及使用說明

Silicon Labs ? 來源:未知 ? 2019-02-03 08:36 ? 次閱讀

在系統(tǒng)設(shè)計中,由于封裝尺寸要求進而使用隔離柵極驅(qū)動器作為分立元件可以降低整體系統(tǒng)成本。本文將介紹隔離柵極驅(qū)動器,離散柵極驅(qū)動器,組件集成和各種解決方案。我們還將討論集成的好處和權(quán)衡問題,以及它并非總是最好解決方案的原因。

Silicon Labs(亦稱“芯科科技”)提供多種高性能分立隔離柵極驅(qū)動器系列解決方案,其中包括一些可以放置在非??拷?a target="_blank">電源開關(guān)的單柵極驅(qū)動器的選項,其他還有具有高側(cè)/低側(cè)配置的系列產(chǎn)品。這在一定程度下提供了離散驅(qū)動器在抗噪聲和成本優(yōu)化方面的相同優(yōu)勢,但是,必須注意到的是這些器件的布局是保持對稱的寄生環(huán)境。請Cheryl刊登于微博

整合并不總是最佳解決方案

60多年來,元件集成一直是半導(dǎo)體行業(yè)的推動力,行業(yè)稱為“集成電路”。年復(fù)一年,辛勤勞動的電路設(shè)計師,工程師和產(chǎn)品營銷人員尋找機會提高芯片的集成化級別,以降低成本,縮小器件和電路板尺寸,并最大限度地減少產(chǎn)品物料(BOM)成本。

為什么不進行集成化呢?系統(tǒng)設(shè)計人員將更多功能集成到IC器件中有很多好的理由和優(yōu)點。首先是方便,因為焊接一個器件總是比焊接兩個器件好。接下來是互操作性,集成元件可以協(xié)同工作,工程師無需擔(dān)心匹配數(shù)字接口,阻抗或雜亂的膠連邏輯。最后,成本是組件集成的一大動力。在經(jīng)濟計算系統(tǒng)和功能不斷增加的低成本微控制器MCU)中,降低成本是實現(xiàn)集成化的保證。

當(dāng)函數(shù)在實現(xiàn)系統(tǒng)目標(biāo)時是互補的,那么集成是富有意義的。高性能運算放大器模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC)的集成就是一個很好的例子。下一步需要進行的操作就是將這些模擬組件與MCU集成。在這樣的情況下,它們共同實現(xiàn)了系統(tǒng)要求,具有集成的所有優(yōu)點?,F(xiàn)在,無線組件的進一步集成是半導(dǎo)體行業(yè)取得進步的下一個方向點。

并非所有集成都會產(chǎn)生優(yōu)勢而沒有明顯的缺點或權(quán)衡問題。在某些情況下,對于系統(tǒng)設(shè)計來說,繼續(xù)使用分立元件或為更好選擇。通常,決定是否需要集成的關(guān)鍵因素需要考慮噪聲對各種組件的影響。這其中與噪聲開關(guān)組件集成的靈敏模擬測量很少能夠改善系統(tǒng)。同時當(dāng)系統(tǒng)的某些部分對空間至關(guān)重要,那么集成也會受到質(zhì)疑。這通常與系統(tǒng)中的寄生電容,環(huán)路和電感有關(guān)。

當(dāng)必須最小化一個參數(shù)時,分立通常優(yōu)先于集成可能獲得的任何優(yōu)點。最后,整合的成本效益有時會逆轉(zhuǎn)。這在功率MOSFET中可以看到這種情況:分立元件具有專門的制造工藝和封裝,最終比同等的集成器件便宜。

隔離柵極驅(qū)動器應(yīng)用優(yōu)勢

隔離式柵極驅(qū)動器為通用元件,它可體現(xiàn)分立式集成元件的優(yōu)點。當(dāng)電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)切換高壓軌時,隔離柵極驅(qū)動器將被使用。在這一過程中,除了與開關(guān)門的有效驅(qū)動相關(guān)的要求 - 快速電流源,低傳播延遲和高瞬態(tài)抗擾度 - 還存在與隔離相關(guān)如封裝間隔等的不同要求。

當(dāng)然也有明顯的理由說明隔離柵極驅(qū)動器不適合集成到其配對系統(tǒng)控制器中。例如,場效應(yīng)晶體管(FET)柵極的快速高壓開關(guān)本質(zhì)上是有噪聲的。在一般開關(guān)周期期間,高側(cè)開關(guān)上的柵極電壓在下導(dǎo)軌和上導(dǎo)軌之間的整個范圍內(nèi)行進。在開關(guān)周期的某些區(qū)域中,它可以在幾十納秒或更短的時間內(nèi)改變數(shù)百伏或更多。這種波動會在柵極驅(qū)動器輸出上發(fā)生巨大瞬變。而專用柵極驅(qū)動器旨在抑制這些瞬變,但此類操作將這種噪聲引入封裝可能會影響芯片上的所有電路。如果這些電路是敏感的模擬電路或時間關(guān)鍵的數(shù)字電路,它們將不堪重負(fù),功能也毫無結(jié)果。

對這些元件來說,不選擇集成的另一原因是:柵極驅(qū)動器需要靠近它負(fù)責(zé)的開關(guān)。所使用的開關(guān)及其對散熱器質(zhì)量和氣流的相關(guān)要求通常會設(shè)定開關(guān)子系統(tǒng)的尺寸。對于半橋而言,特別是全橋的開關(guān),集成元件使得無法將柵極驅(qū)動器定位在所使用的所有FET附近 - 至少兩個但通常是四個或多個器件。在設(shè)計半橋或全橋電路時,元件布局和印刷電路板(PCB)布局對性能至關(guān)重要。

為了獲得最佳性能,必須最小化電流返回路徑和最大限度降低寄生元件效應(yīng)- 雜散電容和電感。寄生電容和電感是不可避免的,但保持驅(qū)動器靠近FET可以最大限度地減少不利影響。

最后,與電流隔離相關(guān)的獨特爬電阻止了該元件的集成。爬電距離為IC外部暴露金屬之間沿封裝的間距。通常,隨著母線電壓的增加,爬電距離必須加大。因此隔離柵極驅(qū)動器的典型爬電距離約為4 mm至8 mm,甚至更大。

在理論情況下,集成隔離柵極驅(qū)動器所要求的爬電會給其余元件帶來很大的負(fù)擔(dān)。與系統(tǒng)控制器集成需要更大的封裝尺寸,并且大面積沒有引腳或暴露的金屬,這可能會減少爬電距離。這可能會減少控制器可用的外圍設(shè)備——這些控制器通常在設(shè)備的四個側(cè)面都有引腳,并為每個控制器分配功能。結(jié)果是增加封裝尺寸并滿足隔離柵的要求必然會增加系統(tǒng)成本。

Silicon Labs離散隔離柵極驅(qū)動器

我們提供多種高性能分立隔離柵極驅(qū)動器系列,Si827x驅(qū)動器系列可提供非常高水平的瞬態(tài)噪聲抗擾度。即使存在200 kV / commons共模瞬變,該器件也能按預(yù)期運行。其他柵極驅(qū)動器系列,例如Si8239x,在具有8 mm爬電距離的封裝中提供高達(dá)5 kV的隔離額定值。在滿足實現(xiàn)這些規(guī)格和距離條件的同時,保持解決方案的成本效益,這不是不可能,但是較為困難。

在許多情況下,將組件集成到功能更強大的單個設(shè)備中是有意義的。幾十年來,模擬和混合信號功能,存儲器和高性能數(shù)字邏輯的集成一直是半導(dǎo)體行業(yè)的福音。但是,在某些應(yīng)用案例中,集成模型不足。用于功率轉(zhuǎn)換器開關(guān)電路的柵極驅(qū)動器必須保持分立元件,以防止噪聲干擾系統(tǒng)控制器的功能,并允許驅(qū)動器靠近開關(guān)放置,以減少寄生效應(yīng)。

因為隔離柵極驅(qū)動器具有獨特的封裝尺寸要求,在系統(tǒng)設(shè)計中使用作為分立元件可以降低整體系統(tǒng)成本。因此嘗試集成這些組件會產(chǎn)生明顯的負(fù)擔(dān),只能通過昂貴的非標(biāo)準(zhǔn)包裝來解決。

聲明:本文內(nèi)容及配圖由入駐作者撰寫或者入駐合作網(wǎng)站授權(quán)轉(zhuǎn)載。文章觀點僅代表作者本人,不代表電子發(fā)燒友網(wǎng)立場。文章及其配圖僅供工程師學(xué)習(xí)之用,如有內(nèi)容侵權(quán)或者其他違規(guī)問題,請聯(lián)系本站處理。 舉報投訴
  • 驅(qū)動器
    +關(guān)注

    關(guān)注

    54

    文章

    8615

    瀏覽量

    148997
  • 電源開關(guān)
    +關(guān)注

    關(guān)注

    12

    文章

    1172

    瀏覽量

    46060
  • 電源轉(zhuǎn)換
    +關(guān)注

    關(guān)注

    0

    文章

    158

    瀏覽量

    24015

原文標(biāo)題:【設(shè)計知識】隔離柵極驅(qū)動器-元件集成的最佳實踐

文章出處:【微信號:SiliconLabs,微信公眾號:Silicon Labs】歡迎添加關(guān)注!文章轉(zhuǎn)載請注明出處。

收藏 0人收藏

    評論

    相關(guān)推薦
    熱點推薦

    ADuM4138具有隔離式反激控制的高電壓隔離式IGBT柵極驅(qū)動器技術(shù)手冊

    ADuM4138 是一款已針對絕緣柵極雙極晶體管 (IGBT) 驅(qū)動進行優(yōu)化的單通道柵極驅(qū)動器。ADI 公司的 **i**Coupler^?^ 技術(shù)在輸入信號和輸出
    的頭像 發(fā)表于 05-30 14:14 ?102次閱讀
    ADuM4138具有<b class='flag-5'>隔離</b>式反激控制<b class='flag-5'>器</b>的高電壓<b class='flag-5'>隔離</b>式IGBT<b class='flag-5'>柵極</b><b class='flag-5'>驅(qū)動器</b>技術(shù)手冊

    采用 LLC 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計隔離柵極驅(qū)動器電源,低成本 LLC 轉(zhuǎn)換的設(shè)計指南

    本文檔 “Designing an Isolated Gate Driver Power Supply with LLC Topology” 主要介紹了采用 LLC 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計隔離柵極驅(qū)動器電源
    的頭像 發(fā)表于 01-08 14:17 ?1503次閱讀
    采用 LLC 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計<b class='flag-5'>隔離</b>式<b class='flag-5'>柵極</b><b class='flag-5'>驅(qū)動器</b>電源,低成本 LLC 轉(zhuǎn)換<b class='flag-5'>器</b>的設(shè)計指南

    川土微電子推出CA-IS3211SCWG單通道隔離柵極驅(qū)動器

    川土微電子CA-IS3211SCWG單通道超寬體光耦輸入型隔離柵極驅(qū)動器新品發(fā)布!
    的頭像 發(fā)表于 11-27 16:32 ?1077次閱讀
    川土微電子推出CA-IS3211SCWG單通道<b class='flag-5'>隔離</b><b class='flag-5'>柵極</b><b class='flag-5'>驅(qū)動器</b>

    隔離柵極驅(qū)動器隔離能力評估

    隔離式 (GI) 柵極驅(qū)動器在優(yōu)化碳化硅 (SiC) MOSFET性能方面扮演著至關(guān)重要的角色,特別是在應(yīng)對電氣化系統(tǒng)日益增長的需求時。隨著全球?qū)﹄娏υ诠I(yè)、交通和消費產(chǎn)品中依賴性的加深,SiC
    的頭像 發(fā)表于 11-11 17:16 ?741次閱讀
    電<b class='flag-5'>隔離</b><b class='flag-5'>柵極</b><b class='flag-5'>驅(qū)動器</b>的<b class='flag-5'>隔離</b>能力評估

    隔離柵極驅(qū)動器選型指南

    隔離式(GI)柵極驅(qū)動器在優(yōu)化碳化硅(SiC)MOSFET性能方面扮演著至關(guān)重要的角色,特別是在應(yīng)對電氣化系統(tǒng)日益增長的需求時。隨著全球?qū)﹄娏υ诠I(yè)、交通和消費產(chǎn)品中依賴性的加深,SiC技術(shù)憑借其
    的頭像 發(fā)表于 11-11 17:12 ?873次閱讀

    光兼容隔離柵極驅(qū)動器的輸入電阻選擇指南

    電子發(fā)燒友網(wǎng)站提供《光兼容隔離柵極驅(qū)動器的輸入電阻選擇指南.pdf》資料免費下載
    發(fā)表于 10-14 09:41 ?0次下載
    光兼容<b class='flag-5'>隔離</b>式<b class='flag-5'>柵極</b><b class='flag-5'>驅(qū)動器</b>的輸入電阻選擇指南

    使用隔離式 IGBT 和 SiC 柵極驅(qū)動器的 HEV/EV 牽引逆變器設(shè)計指南

    電子發(fā)燒友網(wǎng)站提供《使用隔離式 IGBT 和 SiC 柵極驅(qū)動器的 HEV/EV 牽引逆變器設(shè)計指南.pdf》資料免費下載
    發(fā)表于 09-11 14:21 ?0次下載
    使用<b class='flag-5'>隔離</b>式 IGBT 和 SiC <b class='flag-5'>柵極</b><b class='flag-5'>驅(qū)動器</b>的 HEV/EV 牽引逆變器設(shè)計指南

    緊湊、強大且穩(wěn)健的低側(cè)柵極驅(qū)動器優(yōu)勢應(yīng)用說明

    電子發(fā)燒友網(wǎng)站提供《緊湊、強大且穩(wěn)健的低側(cè)柵極驅(qū)動器優(yōu)勢應(yīng)用說明.pdf》資料免費下載
    發(fā)表于 09-11 10:18 ?0次下載
    緊湊、強大且穩(wěn)健的低側(cè)<b class='flag-5'>柵極</b><b class='flag-5'>驅(qū)動器</b>的<b class='flag-5'>優(yōu)勢</b>應(yīng)用<b class='flag-5'>說明</b>

    技術(shù)分享 柵極驅(qū)動器及其應(yīng)用介紹

    一、柵極驅(qū)動器介紹 1)為什么需要柵極驅(qū)動器? 2)功率器件開關(guān)過程介紹 3)三種常見驅(qū)動芯片介紹 二、
    的頭像 發(fā)表于 09-10 09:26 ?856次閱讀
    技術(shù)分享 <b class='flag-5'>柵極</b><b class='flag-5'>驅(qū)動器</b>及其應(yīng)用介紹

    在電機驅(qū)動器的UCC23513光兼容隔離柵極驅(qū)動器中實現(xiàn)分立式 DESAT

    電子發(fā)燒友網(wǎng)站提供《在電機驅(qū)動器的UCC23513光兼容隔離柵極驅(qū)動器中實現(xiàn)分立式 DESAT.pdf》資料免費下載
    發(fā)表于 08-30 10:12 ?1次下載
    在電機<b class='flag-5'>驅(qū)動器</b>的UCC23513光兼容<b class='flag-5'>隔離</b>式<b class='flag-5'>柵極</b><b class='flag-5'>驅(qū)動器</b>中實現(xiàn)分立式 DESAT

    級聯(lián)兩個TPSI3050隔離式開關(guān)驅(qū)動器,以增加柵極驅(qū)動電壓

    電子發(fā)燒友網(wǎng)站提供《級聯(lián)兩個TPSI3050隔離式開關(guān)驅(qū)動器,以增加柵極驅(qū)動電壓.pdf》資料免費下載
    發(fā)表于 08-27 10:48 ?0次下載
    級聯(lián)兩個TPSI3050<b class='flag-5'>隔離</b>式開關(guān)<b class='flag-5'>驅(qū)動器</b>,以增加<b class='flag-5'>柵極</b><b class='flag-5'>驅(qū)動</b>電壓

    國產(chǎn)車規(guī)級智能隔離柵極驅(qū)動器概述

    電機控制是新能源汽車中的重要組成部分,負(fù)責(zé)控制電機的運轉(zhuǎn),而柵極驅(qū)動器則是電機控制中的關(guān)鍵元件之一。今天就給大家推薦一款國產(chǎn)車規(guī)級智能隔離
    的頭像 發(fā)表于 08-01 15:30 ?1163次閱讀
    國產(chǎn)車規(guī)級智能<b class='flag-5'>隔離</b><b class='flag-5'>柵極</b><b class='flag-5'>驅(qū)動器</b>概述

    什么是柵極驅(qū)動器柵極驅(qū)動器的工作原理

    柵極驅(qū)動器(Gate Driver)是一種電路,主要用于增強場效應(yīng)晶體管(MOSFET)或絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)的柵極信號,以便控制能夠更好地控制這些半導(dǎo)體開關(guān)的操作。它通過
    的頭像 發(fā)表于 07-19 17:15 ?1.7w次閱讀

    隔離柵極驅(qū)動器的影響

    電子發(fā)燒友網(wǎng)站提供《隔離柵極驅(qū)動器的影響.pdf》資料免費下載
    發(fā)表于 07-13 09:31 ?0次下載

    柵極驅(qū)動器芯片的原理是什么

    柵極驅(qū)動器芯片的原理是什么 柵極驅(qū)動器芯片是一種用于控制功率電子器件(如IGBT、MOSFET等)柵極電壓的集成電路。它在電力電子領(lǐng)域中具有
    的頭像 發(fā)表于 06-10 17:23 ?2408次閱讀

    電子發(fā)燒友

    中國電子工程師最喜歡的網(wǎng)站

    • 2931785位工程師會員交流學(xué)習(xí)
    • 獲取您個性化的科技前沿技術(shù)信息
    • 參加活動獲取豐厚的禮品