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开关电源中功率MOSFET的驱动技术荟萃


功率MOSFET以其导通电阻低和负载电流大的突出优点,已经成为开关电源(switch-mode POWER supplies,SMPS)整流组件的最佳选择,专用MOSFET驱动器的出现又为优化SMPS控制器带来了契机。那些与SMPS控制器集成在一起的驱动器只适用于电路简单、输出电流小的产品;而那些用分立的有源或无源器件搭成的驱动电路既不能满足对高性能的要求,也无法获得专用单片式驱动器件的成本优势。专用驱动器的脉冲上升延时、下降延时和传播延迟都很短暂,电路种类也非常齐全,可以满足各类产品的设计需要。

大电流MOSFET栅极驱动器

为中间总线架构(IBA)系统的优化的POL DC-DC转换器、INTEL及AMD微处理器的内核稳压器、大电流扁平型 DC-DC 转换器、高频和高效率 VRM 和 VRD,以及同步整流隔离电源等应用都对较大电流的 MOSFET 栅极驱动器提出了迫切需求,这类 MOSFET 栅极驱动器要能够低开关损耗,提高工作效率,同时还要具备故障保护、引脚兼容等诸多特性,以实现系统更多的功能和更高的速度。

INTERSIL 公司刚刚推出的高频 6A 吸入电流同步(sink synchronous)MOSFET 栅极驱动器 ISL6615 和 ISL6615A就可以满足上述要求。这些新器件有助于为系统安全提供更高的效率、灵活性和更多的保护功能。

以 ISL6615 为例,它采用一种同步整流降压式转换器拓扑结构,是一款专门用来驱动高低功率 N沟道 MOSFET 的高速 MOSFET 驱动器。该驱动器,集成了 INTERSIL 的数字或模拟多相 PWM 控制器,形成了一款完整的高频和高效率的稳压器。它可以在 4.5 V 至 13.2 V 下驱动高低栅极。其驱动电压可以实现应用所需的包括栅极电荷和导通损耗之间平衡在内的灵活性的优化。

新型驱动器增加了栅极驱动电流(UGATE 的流出和吸入栅极驱动电流为 4A ,LGATE 的吸入和流出电流则分别为 6A 和 4A ),可以缩短栅极电压上升、下降时间。这将最大限度地降低开关损耗并改善效率,尤其是在每相并联功率 MOSFET 的大电流应用当中。

ISL6615 和 ISL6615A 还支持 9。6V 和 12V 输入轨。此外,设计人员可以选择支持3。3 PWM 信号(ISL6615)或 5V PWM 信号(ISL6615A)的器件型号。每个器件都有 12 V 至 5 V 的宽输入电压工作范围,所有器件都与 INTERSIL 的上一代 ISL6594D 引脚对引脚兼容。

为了提供给系统更高的安全保护,两款产品利用防止过充电的自举电容器、三态PWM输出安全输出级关断、预 POR 过压保护和 VCC 欠压保护等多种保护来实现这个目标。这种对系统安全的关注,加上改善的灵活性和更高的栅极驱动效率,有助于设计人员保持电路板设计的一致性,同时实现诸多改善,并避免使用昂贵的低的 RDS(ON) MOSFET。

此外,ISL6615 还具有先进的自适应零击穿死区时间控制、上电复位(POR)功能,以及多功能栅极驱动电压等特性。这些都有助于实现行业最佳的开关效率,而且无需重新设计电路板。

ESBT功率开关降低能耗、尺寸和成本

意法半导体推出STC03DE220HV ESBT(发射极开关双极晶体管)功率开关,使设计工程师能够提高单相和三相应用辅助开关电源的能效,降低产品的成本、组件数量和尺寸。

STC03DE220HV是额定击穿电压2200V的ST ESBT新系列的首款产品。在电源电压90V AC到690V AC的通用输入转换器中,新产品让设计工程师采用单功率开关的反激式拓扑。使用一个通用的硬件平台,再配合适合的控制器如L6565,ST完整的ESBT产品让设计工程师能够开发最大功率达到250W的准谐振转换器。

高效开关频率高达150kHz,最大额定电流3A,STC03DE220HV可用于各种辅助开关电源,包括商用电表、感应电机逆变器、电焊设备和不间断电源(UPS)。强化的TO247-4L封装是新产品的另一个亮点,8.9mm的爬电距离超出了IEC*-1在最大2200V工作电压下的绝缘要求。

集通态损耗低、来自传统MOSFET的开关频率高、栅驱动设计简易等三大优点于一身,STC03DE220HV利用ESBT技术优化了标准双极晶体管和高压MOSFET。从集电极到源极,STC03DE220HV达到了0.33 欧姆的等效导通电阻,同时还实现了150kHz 的最大开关频率,如此高的工作频率允许设计使用尺寸更小的滤波器。此外,整个裸片尺寸小于同级别电压的高压MOSFET,产品本身就实现了节省成本的目的。ESBT的正方形安全工作区(SOA)还有助于简化电源设计,确保电源在各种环境中都有可靠的性能表现。

ZXGD3000双极栅极驱动器可灌入9A电流

Zetex Semiconductors(捷特科)推出全新ZXGD3000双极栅极驱动器系列,用于开关电源和电机驱动器中的MOSFET及IGBT。低成本的ZXGD3000系列能灌入高达9A的电流,栅极电容的充、放电速度比栅极驱动器IC更快,有助于加快开关时间,提高电路效率。

该系列包含4款高速非反向栅极驱动器,电源电压范围为12V至40V。其快速开关射极跟随器配置,实现了小于2ns的传播延迟和大约10ns的上升/下降时间,有效改善了对MOSFET开关性能的控制。ZXGD3000还能防止锁定,并消除击穿现象,从而提升电路的可靠性和EMI性能。

ZXGD3000栅极驱动器系列采用6引线SOT23封装,可减少元件数目,增加功率密度。这些器件的高电流增益和低输入电流要求可直接连接低功率控制器IC,而不必使用缓冲电路。

该器件采用独立的流入和流出输出引脚,使设计人员可以灵活独立地控制栅极升降时间。SOT23-6封装的引脚分布经过了优化,可以大大简化印刷电路板布局,使线迹电感降至最低;采用的直通设计方法可以将输入和输出端置于器件的两个对边。

高速单/双通道MOSFET驱动器

Maxim推出MAX15024/MAX15025高速、单/双通道MOSFET驱动器,采用3mm x 3mm、增强散热的TDFN封装。MAX15024是单通道栅极驱动器,能够吸入8A峰值电流、源出4A峰值电流。MAX15025是双通道栅极驱动器,能够吸入和源出高达4A的峰值电流。两款器件的通道间传输延时匹配的典型值为2ns,器件之间的传输延时匹配通常小于17ns。器件内置可调节LDO,用于栅极驱动振幅控制和优化。MAX15024/MAX15025是功率MOSFET开关、发动机控制和结构紧凑的高频开关电源的理想选择。

MAX15024/MAX15025工作于4.5V至28V电源电压,可承受高达30V瞬时电压。此外,器件的反相和同相逻辑输入可在22V电压下工作,与VCC电源电压的取值无关。器件包含一个逻辑保护电路,可防止在输出状态变化期间产生内部直通电流,逻辑电路支持CMOS或TTL逻辑电平输入。

MAX15024/MAX15025工作在-40℃至+125℃汽车级温度范围。提供带有裸焊盘的3mm x 3mm、10引脚TDFN封装,在+70℃环境温度下散热可高达2W。

固型600V三相栅极驱动器IC

IR推出坚固型600V三相栅极驱动器IC,主要应用于包括永磁电机驱动的家电、工业驱动、微型变频器驱动和电动汽车驱动等在内的高、中和低压电机驱动应用。

IRS26310DJPbF把功率MOSFET和IGBT栅极驱动器与三个高侧及三个低侧参考输出通道集成在一起,在高达20V MOS栅极驱动能力及最高600V工作电压下,可提供200mA/350mA的驱动电流。新款 IC整合了集成的自举二极管,可提供全面的保护功能,包括改进的负电压尖峰 (Vs) 免疫电路,以防止系统在大电流切换或短路情况下发生灾难性事件,实现更高水平的耐用性和可靠性。它还集成了先进的输入滤波器来抑制噪声并减少失真,从而提高系统性能。

新器件的特定应用保护功能包括采用过压保护的DC 总线检测,以及用于永磁电机驱动的零向量制动功能。由外部电流检测电阻器衍生的电流切断功能能够终止所有六个输出,而且拥有触发功能可以同时终止六个输出。

该器件的输出驱动器具有高脉冲电流缓冲级,可将驱动器跨导降至最低。传播延迟也适合用来简化高频应用。

新器件采用IR 先进的高压IC (HVIC) 工艺,集成了新一代高压电平转换和端接技术,以提供卓越的电气过应力保护和更高的现场可靠性。IRS26310D除了有过流、过温检测输入等功能,还具有欠压锁定保护、集成死区时间保护、击穿保护、关断输入、错误报告等功能,并能与 3。3V输入逻辑兼容。

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