【導(dǎo)讀】D類音頻功率放大器的市場(chǎng)需求每年以約50%的速度增長(zhǎng)，以高性能設(shè)備為目標(biāo)應(yīng)用。D類音頻放大器的高能效和低熱性等特點(diǎn)支持輕薄時(shí)尚的產(chǎn)品設(shè)計(jì)，大功率電源還可節(jié)省成本。D類放大器滿足小尺寸、低功耗、高音頻輸出的市場(chǎng)主流需求，從而成為音頻類產(chǎn)品的中堅(jiān)力量。
在高功率應(yīng)用中，通常需要專用驅(qū)動(dòng)器來驅(qū)動(dòng)功率晶體管，不使用專用驅(qū)動(dòng)器一般都會(huì)導(dǎo)致電路功耗過高。大多數(shù)功率MOSFET和IGBT由柵極驅(qū)動(dòng)器IC驅(qū)動(dòng)，尤其是IGBT，幾乎所有功率級(jí)別的IGBT都需要柵極驅(qū)動(dòng)器。給功率管增加驅(qū)動(dòng)的方式分為非隔離驅(qū)動(dòng)和隔離驅(qū)動(dòng)。一般來說，在驅(qū)動(dòng)的大小上隔離驅(qū)動(dòng)會(huì)比非隔離驅(qū)動(dòng)大得多。
因?yàn)榉歉綦x驅(qū)動(dòng)模塊整體都在同一硅片上，耐壓極限會(huì)很有限，大多數(shù)非隔離驅(qū)動(dòng)器的工作電壓都不超過700伏。而隔離驅(qū)動(dòng)能繞過硅工藝極限，滿足高耐壓需求，承受10kV以上的浪涌電壓。所以隔離柵極驅(qū)動(dòng)成為了高功率應(yīng)用中的首選。一般來說普通的功能隔離和基本隔離會(huì)提供基本的單級(jí)電氣隔離和放觸保護(hù)，而增強(qiáng)型隔離會(huì)大幅提高工作電壓，拓寬電氣間隙。
UCC21530隔離柵極驅(qū)動(dòng)
UCC21530是TI雙通道隔離柵極驅(qū)動(dòng)中很有代表性的一個(gè)系列，在實(shí)現(xiàn)高效率和高功率密度上被普遍認(rèn)為是很不錯(cuò)的選擇。
（UCC21530，TI）
UCC21530在開關(guān)參數(shù)上有很明顯的優(yōu)勢(shì)，19ns典型傳播延遲，10ns最小脈沖寬度，5ns最大延遲匹配度，5ns最大脈寬失真度。這樣的延遲，還沒有別家能做到，妥妥的世界頂尖水平。
在隔離上，UCC21530在輸入側(cè)通過一個(gè)5.7kVRMS增強(qiáng)型隔離層與兩個(gè)輸出驅(qū)動(dòng)器隔離。對(duì)于任何隔離器件，共模瞬態(tài)抗擾度都是衡量其隔離性能的重要指標(biāo)之一。UCC21530的共模瞬態(tài)抗擾度最小值都在100V/ns水平上，這種級(jí)別的隔離性能在任何隔離器件中都是絕對(duì)的標(biāo)桿。
在隔離器件普遍擁有更久的使用壽命外，UCC21530浪涌抗擾度高達(dá) 12.8kVPK，兩個(gè)次級(jí)側(cè)驅(qū)動(dòng)器之間的內(nèi)部功能隔離支持高達(dá)1850V的工作電壓。同時(shí)該在工作時(shí)會(huì)抑制短于5ns的輸入脈沖和噪聲瞬態(tài)。從性能上看該系列將隔離柵極驅(qū)動(dòng)的優(yōu)勢(shì)顯露無遺。
ADUM4221隔離柵極驅(qū)動(dòng)
ADI的ADUM4221采用了旗下獨(dú)有的iCoupler隔離技術(shù)，結(jié)合高速CMOS和單片變壓器技術(shù)，在不犧牲共模瞬變抗擾度性能的情況下，實(shí)現(xiàn)超低傳播延遲。
（ADUM4221，ADI）
ADUM4221為了做到44ns的最大傳播延遲，并沒有犧牲高達(dá)150 kV/μs的高共模瞬變抗擾度。得益于iCoupler隔離技術(shù)，ADUM4221獨(dú)立且隔離的高端和低端輸出兼?zhèn)涿}沖變壓器和柵極驅(qū)動(dòng)器特點(diǎn)。
與UCC21530同樣有著5.7kVRMS增強(qiáng)型隔離層，ADUM4221額外內(nèi)置了重疊保護(hù)，并允許調(diào)整死區(qū)時(shí)間。死區(qū)時(shí)間引腳和GND1引腳之間的單電阻設(shè)置了高側(cè)和低側(cè)輸出的次級(jí)側(cè)死區(qū)時(shí)間。
ADUM4221多種有效的內(nèi)部保護(hù)功能是其在iCoupler隔離技術(shù)之外的優(yōu)勢(shì)，用絕對(duì)可靠的控制來配置IGBT與MOSFET，實(shí)現(xiàn)柵極驅(qū)動(dòng)簡(jiǎn)單的壓擺率控制。
STGAP隔離柵極驅(qū)動(dòng)
ST的STGAP隔離柵極系列并沒有像上述兩個(gè)系列采用增強(qiáng)型隔離，只是采用了相對(duì)簡(jiǎn)單的電流隔離。在此類普通隔離的柵極驅(qū)動(dòng)中，STGAP系列表現(xiàn)出的性能還是足夠優(yōu)秀的。
（STGAP2D，ST）
從STGAP2D這款相對(duì)簡(jiǎn)單的電流隔離雙通道柵極驅(qū)動(dòng)器來說，它是將柵極驅(qū)動(dòng)通道與低壓控制和接口電路部分進(jìn)行了隔離，STGAP2D的特點(diǎn)是4 A電流能力和軌對(duì)軌輸出，這也讓該設(shè)備也適用于高功率應(yīng)用。
STGAP2D系統(tǒng)的整體輸入輸出傳播延遲在80 ns左右，在普通隔離類型的柵極驅(qū)動(dòng)中屬于較低的傳播延遲。100 V /ns共模瞬變抗擾度絕對(duì)是一流的。除此之外，該器件還集成了專用的SD，制動(dòng)pin，UVLO和熱關(guān)機(jī)，圍繞器件安全盡可能提高系統(tǒng)可靠。
小結(jié)
越來越多的家用電器，電動(dòng)汽車已經(jīng)應(yīng)用上了專用的功率半導(dǎo)體器件，這些功率器件也逐漸青睞選擇隔離驅(qū)動(dòng)以增強(qiáng)性能。同時(shí)這些主流的隔離柵極驅(qū)動(dòng)都有著相當(dāng)高的集成度，在成本和功耗上也十分符合現(xiàn)在功率器件應(yīng)用的發(fā)展趨勢(shì)。
（來源：電子發(fā)燒友，作者：李寧遠(yuǎn)）
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