開關(guān)電源中功率MOSFET的驅(qū)動(dòng)技術(shù)薈萃

 功率MOSFET以其導(dǎo)通電阻低和負(fù)載電流大的突出優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成為開關(guān)電源（switch-mode power supplies，SMPS）整流組件的最佳選擇，專用MOSFET驅(qū)動(dòng)器的出現(xiàn)又為優(yōu)化SMPS控制器帶來(lái)了契機(jī)。那些與SMPS控制器集成在一起的驅(qū)動(dòng)器只適用于電路簡(jiǎn)單、輸出電流小的產(chǎn)品；而那些用分立的有源或無(wú)源器件搭成的驅(qū)動(dòng)電路既不能滿足對(duì)高性能的要求，也無(wú)法獲得專用單片式驅(qū)動(dòng)器件的成本優(yōu)勢(shì)。專用驅(qū)動(dòng)器的脈沖上升延時(shí)、下降延時(shí)和傳播延遲都很短暫，電路種類也非常齊全，可以滿足各類產(chǎn)品的設(shè)計(jì)需要。

 大電流MOSFET柵極驅(qū)動(dòng)器

    為中間總線架構(gòu)（IBA）系統(tǒng)的優(yōu)化的POL DC-DC轉(zhuǎn)換器、Intel及AMD微處理器的內(nèi)核穩(wěn)壓器、大電流扁平型 DC-DC 轉(zhuǎn)換器、高頻和高效率 VRM 和 VRD，以及同步整流隔離電源等應(yīng)用都對(duì)較大電流的 MOSFET 柵極驅(qū)動(dòng)器提出了迫切需求，這類 MOSFET 柵極驅(qū)動(dòng)器要能夠低開關(guān)損耗，提高工作效率，同時(shí)還要具備故障保護(hù)、引腳兼容等諸多特性，以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)更多的功能和更高的速度。

   Intersil 公司剛剛推出的高頻 6A 吸入電流同步（sink synchronous）MOSFET 柵極驅(qū)動(dòng)器 ISL6615 和 ISL6615A就可以滿足上述要求。這些新器件有助于為系統(tǒng)安全提供更高的效率、靈活性和更多的保護(hù)功能。

    以 ISL6615 為例，它采用一種同步整流降壓式轉(zhuǎn)換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，是一款專門用來(lái)驅(qū)動(dòng)高低功率 N溝道 MOSFET 的高速 MOSFET 驅(qū)動(dòng)器。該驅(qū)動(dòng)器，集成了 Intersil 的數(shù)字或模擬多相 PWM 控制器，形成了一款完整的高頻和高效率的穩(wěn)壓器。它可以在 4.5 V 至 13.2 V 下驅(qū)動(dòng)高低柵極。其驅(qū)動(dòng)電壓可以實(shí)現(xiàn)應(yīng)用所需的包括柵極電荷和導(dǎo)通損耗之間平衡在內(nèi)的靈活性的優(yōu)化。

     新型驅(qū)動(dòng)器增加了柵極驅(qū)動(dòng)電流（UGATE 的流出和吸入柵極驅(qū)動(dòng)電流為 4A ，LGATE 的吸入和流出電流則分別為 6A 和 4A ），可以縮短?hào)艠O電壓上升、下降時(shí)間。這將最大限度地降低開關(guān)損耗并改善效率，尤其是在每相并聯(lián)功率 MOSFET 的大電流應(yīng)用當(dāng)中。

      ISL6615 和 ISL6615A 還支持 9.6V 和 12V 輸入軌。此外，設(shè)計(jì)人員可以選擇支持3.3 PWM 信號(hào)（ISL6615）或 5V PWM 信號(hào)（ISL6615A）的器件型號(hào)。每個(gè)器件都有 12 V 至 5 V 的寬輸入電壓工作范圍，所有器件都與 Intersil 的上一代 ISL6594D 引腳對(duì)引腳兼容。

      為了提供給系統(tǒng)更高的安全保護(hù)，兩款產(chǎn)品利用防止過(guò)充電的自舉電容器、三態(tài)PWM輸出安全輸出級(jí)關(guān)斷、預(yù) POR 過(guò)壓保護(hù)和 VCC 欠壓保護(hù)等多種保護(hù)來(lái)實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)。這種對(duì)系統(tǒng)安全的關(guān)注，加上改善的靈活性和更高的柵極驅(qū)動(dòng)效率，有助于設(shè)計(jì)人員保持電路板設(shè)計(jì)的一致性，同時(shí)實(shí)現(xiàn)諸多改善，并避免使用昂貴的低的 RDS（ON） MOSFET。

    此外，ISL6615 還具有先進(jìn)的自適應(yīng)零擊穿死區(qū)時(shí)間控制、上電復(fù)位（POR）功能，以及多功能柵極驅(qū)動(dòng)電壓等特性。這些都有助于實(shí)現(xiàn)行業(yè)最佳的開關(guān)效率，而且無(wú)需重新設(shè)計(jì)電路板。

 ESBT功率開關(guān)降低能耗、尺寸和成本

意法半導(dǎo)體推出STC03DE220HV ESBT（發(fā)射極開關(guān)雙極晶體管）功率開關(guān)，使設(shè)計(jì)工程師能夠提高單相和三相應(yīng)用輔助開關(guān)電源的能效，降低產(chǎn)品的成本、組件數(shù)量和尺寸。

STC03DE220HV是額定擊穿電壓2200V的ST ESBT新系列的首款產(chǎn)品。在電源電壓90V AC到690V AC的通用輸入轉(zhuǎn)換器中，新產(chǎn)品讓設(shè)計(jì)工程師采用單功率開關(guān)的反激式拓?fù)?。使用一個(gè)通用的硬件平臺(tái)，再配合適合的控制器如L6565，ST完整的ESBT產(chǎn)品讓設(shè)計(jì)工程師能夠開發(fā)最大功率達(dá)到250W的準(zhǔn)諧振轉(zhuǎn)換器。

     高效開關(guān)頻率高達(dá)150kHz，最大額定電流3A，STC03DE220HV可用于各種輔助開關(guān)電源，包括商用電表、感應(yīng)電機(jī)逆變器、電焊設(shè)備和不間斷電源（UPS）。強(qiáng)化的TO247-4L封裝是新產(chǎn)品的另一個(gè)亮點(diǎn)，8.9mm的爬電距離超出了IEC664-1在最大2200V工作電壓下的絕緣要求。

     集通態(tài)損耗低、來(lái)自傳統(tǒng)MOSFET的開關(guān)頻率高、柵驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)易等三大優(yōu)點(diǎn)于一身，STC03DE220HV利用ESBT技術(shù)優(yōu)化了標(biāo)準(zhǔn)雙極晶體管和高壓MOSFET。從集電極到源極，STC03DE220HV達(dá)到了0.33 歐姆的等效導(dǎo)通電阻，同時(shí)還實(shí)現(xiàn)了150kHz 的最大開關(guān)頻率，如此高的工作頻率允許設(shè)計(jì)使用尺寸更小的濾波器。此外，整個(gè)裸片尺寸小于同級(jí)別電壓的高壓MOSFET，產(chǎn)品本身就實(shí)現(xiàn)了節(jié)省成本的目的。ESBT的正方形安全工作區(qū)（SOA）還有助于簡(jiǎn)化電源設(shè)計(jì)，確保電源在各種環(huán)境中都有可靠的性能表現(xiàn)。

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ZXGD3000雙極柵極驅(qū)動(dòng)器可灌入9A電流

     Zetex Semiconductors(捷特科)推出全新ZXGD3000雙極柵極驅(qū)動(dòng)器系列，用于開關(guān)電源和電機(jī)驅(qū)動(dòng)器中的MOSFET及IGBT。低成本的ZXGD3000系列能灌入高達(dá)9A的電流，柵極電容的充、放電速度比柵極驅(qū)動(dòng)器IC更快，有助于加快開關(guān)時(shí)間，提高電路效率。

    該系列包含4款高速非反向柵極驅(qū)動(dòng)器，電源電壓范圍為12V至40V。其快速開關(guān)射極跟隨器配置，實(shí)現(xiàn)了小于2ns的傳播延遲和大約10ns的上升/下降時(shí)間，有效改善了對(duì)MOSFET開關(guān)性能的控制。ZXGD3000還能防止鎖定，并消除擊穿現(xiàn)象，從而提升電路的可靠性和EMI性能。

     ZXGD3000柵極驅(qū)動(dòng)器系列采用6引線SOT23封裝，可減少元件數(shù)目，增加功率密度。這些器件的高電流增益和低輸入電流要求可直接連接低功率控制器IC，而不必使用緩沖電路。

     該器件采用獨(dú)立的流入和流出輸出引腳，使設(shè)計(jì)人員可以靈活獨(dú)立地控制柵極升降時(shí)間。SOT23-6封裝的引腳分布經(jīng)過(guò)了優(yōu)化，可以大大簡(jiǎn)化印刷電路板布局，使線跡電感降至最低；采用的直通設(shè)計(jì)方法可以將輸入和輸出端置于器件的兩個(gè)對(duì)邊。

高速單/雙通道MOSFET驅(qū)動(dòng)器

      Maxim推出MAX15024/MAX15025高速、單/雙通道MOSFET驅(qū)動(dòng)器，采用3mm x 3mm、增強(qiáng)散熱的TDFN封裝。MAX15024是單通道柵極驅(qū)動(dòng)器，能夠吸入8A峰值電流、源出4A峰值電流。MAX15025是雙通道柵極驅(qū)動(dòng)器，能夠吸入和源出高達(dá)4A的峰值電流。兩款器件的通道間傳輸延時(shí)匹配的典型值為2ns，器件之間的傳輸延時(shí)匹配通常小于17ns。器件內(nèi)置可調(diào)節(jié)LDO，用于柵極驅(qū)動(dòng)振幅控制和優(yōu)化。MAX15024/MAX15025是功率MOSFET開關(guān)、發(fā)動(dòng)機(jī)控制和結(jié)構(gòu)緊湊的高頻開關(guān)電源的理想選擇。

      MAX15024/MAX15025工作于4.5V至28V電源電壓，可承受高達(dá)30V瞬時(shí)電壓。此外，器件的反相和同相邏輯輸入可在22V電壓下工作，與VCC電源電壓的取值無(wú)關(guān)。器件包含一個(gè)邏輯保護(hù)電路，可防止在輸出狀態(tài)變化期間產(chǎn)生內(nèi)部直通電流，邏輯電路支持CMOS或TTL邏輯電平輸入。

     MAX15024/MAX15025工作在-40℃至+125℃汽車級(jí)溫度范圍。提供帶有裸焊盤的3mm x 3mm、10引腳TDFN封裝，在+70℃環(huán)境溫度下散熱可高達(dá)2W。

固型600V三相柵極驅(qū)動(dòng)器IC

    IR推出堅(jiān)固型600V三相柵極驅(qū)動(dòng)器IC，主要應(yīng)用于包括永磁電機(jī)驅(qū)動(dòng)的家電、工業(yè)驅(qū)動(dòng)、微型變頻器驅(qū)動(dòng)和電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)等在內(nèi)的高、中和低壓電機(jī)驅(qū)動(dòng)應(yīng)用。

   IRS26310DJPbF把功率MOSFET和IGBT柵極驅(qū)動(dòng)器與三個(gè)高側(cè)及三個(gè)低側(cè)參考輸出通道集成在一起，在高達(dá)20V MOS柵極驅(qū)動(dòng)能力及最高600V工作電壓下，可提供200mA/350mA的驅(qū)動(dòng)電流。新款 IC整合了集成的自舉二極管，可提供全面的保護(hù)功能，包括改進(jìn)的負(fù)電壓尖峰 (Vs) 免疫電路，以防止系統(tǒng)在大電流切換或短路情況下發(fā)生災(zāi)難性事件，實(shí)現(xiàn)更高水平的耐用性和可靠性。它還集成了先進(jìn)的輸入濾波器來(lái)抑制噪聲并減少失真，從而提高系統(tǒng)性能。

     新器件的特定應(yīng)用保護(hù)功能包括采用過(guò)壓保護(hù)的DC 總線檢測(cè)，以及用于永磁電機(jī)驅(qū)動(dòng)的零向量制動(dòng)功能。由外部電流檢測(cè)電阻器衍生的電流切斷功能能夠終止所有六個(gè)輸出，而且擁有觸發(fā)功能可以同時(shí)終止六個(gè)輸出。

    該器件的輸出驅(qū)動(dòng)器具有高脈沖電流緩沖級(jí)，可將驅(qū)動(dòng)器跨導(dǎo)降至最低。傳播延遲也適合用來(lái)簡(jiǎn)化高頻應(yīng)用。

    新器件采用IR 先進(jìn)的高壓IC (HVIC) 工藝，集成了新一代高壓電平轉(zhuǎn)換和端接技術(shù)，以提供卓越的電氣過(guò)應(yīng)力保護(hù)和更高的現(xiàn)場(chǎng)可靠性。IRS26310D除了有過(guò)流、過(guò)溫檢測(cè)輸入等功能，還具有欠壓鎖定保護(hù)、集成死區(qū)時(shí)間保護(hù)、擊穿保護(hù)、關(guān)斷輸入、錯(cuò)誤報(bào)告等功能，并能與 3.3V輸入邏輯兼容。