在電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)中,通常需要提供電氣隔離。
保持高低壓域電隔離,以防止電流在它們之間流動(dòng),否則可能引起嚴(yán)重的安全問(wèn)題。
當(dāng)然,隔離的域仍然需要交互以允許在它們之間傳輸數(shù)據(jù)。
盡管隔離非常普遍,但是有效地實(shí)現(xiàn)隔離仍然存在一些問(wèn)題,尤其是當(dāng)我們朝著更高的系統(tǒng)集成邁進(jìn)時(shí)。
它的主要目的是安全,但是它也可以通過(guò)最大化共模瞬變抗擾度(CMTI)來(lái)提高性能,這是在汽車行業(yè)中使用隔離的主要原因之一。
另一個(gè)原因,尤其是在電動(dòng)汽車中,是支持電壓域之間的功率轉(zhuǎn)換和電平轉(zhuǎn)換。
功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)通常使用功率MOSFET或IGBT。
這些設(shè)備需要通過(guò)柵極驅(qū)動(dòng)器來(lái)切換低壓信號(hào)。
為了保持不同的電壓域獨(dú)立但相互連接,需要隔離。
這是一個(gè)典型的例子。
通常使用光耦合器來(lái)實(shí)現(xiàn)隔離,該光耦合器至少需要兩個(gè)分立的組件。
發(fā)射器是LED,接收器包括光電二極管。
盡管光耦合器可以輕松實(shí)現(xiàn)5 kVrms或更高的極高隔離度,但它們體積龐大且易于老化。
在沒(méi)有光的情況下,可以在隔離柵上實(shí)現(xiàn)通信,同時(shí)仍保持所需的隔離級(jí)別。
在許多應(yīng)用中,光耦合器可能是理想的選擇,但是替代技術(shù)的趨勢(shì)正變得越來(lái)越明顯,并且集成的隔離器件提供了更多的便利。
一個(gè)例子是來(lái)自安森美半導(dǎo)體的NCD57001。
它使用通過(guò)無(wú)芯變壓器的磁耦合在微電感器之間創(chuàng)建數(shù)據(jù)路徑,從而提供5 kVrms的電隔離和至少100 kV / us的CMTI。
圖1:安森美半導(dǎo)體的高級(jí)NCD57001柵極驅(qū)動(dòng)器ICNCD57001的另一個(gè)顯著特點(diǎn)是其輸出級(jí),它是專門(mén)為解決常見(jiàn)問(wèn)題而開(kāi)發(fā)的。
它具有一個(gè)內(nèi)部緩沖級(jí),旨在克服Miller平臺(tái)。
這是轉(zhuǎn)移曲線的區(qū)域,證明了許多柵極驅(qū)動(dòng)器的消亡。
在此期間,寄生米勒電容生效,從而降低了開(kāi)/關(guān)切換速度。
為了補(bǔ)償米勒電容器的磁滯效應(yīng),輸出緩沖器的功能是增加通過(guò)米勒高原的驅(qū)動(dòng)電流。
柵極端子上的米勒電容是開(kāi)關(guān)損耗的主要原因。
當(dāng)柵極電壓開(kāi)始上升并且驅(qū)動(dòng)器的輸出電壓與柵極電壓之間的差減小時(shí),將提供大電流輸出驅(qū)動(dòng)器,并且IGBT或MOSFET可以更快地通過(guò)Miller平臺(tái)。
這可以通過(guò)利用輸出級(jí)的升壓效應(yīng)來(lái)減少為寄生/米勒柵極電容充電所需的時(shí)間來(lái)實(shí)現(xiàn)。
NCD57001的無(wú)芯變壓器技術(shù)可在芯片級(jí)柵極驅(qū)動(dòng)器中提供有效的隔離。
這些完全集成的隔離式柵極驅(qū)動(dòng)器具有真正的工程優(yōu)勢(shì),并且在需要小尺寸高隔離度的應(yīng)用中是光隔離驅(qū)動(dòng)器的絕佳替代品。
其旨在克服Miller平臺(tái)的輸出升壓級(jí)還提高了開(kāi)關(guān)效率。
隨著越來(lái)越多的應(yīng)用采用高直流電壓,對(duì)有效和安全隔離的需求也在增長(zhǎng)。
因此,諸如NCD57001之類的創(chuàng)新解決方案確實(shí)可以為您的下一個(gè)電源開(kāi)關(guān)應(yīng)用帶來(lái)積極的變化。
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