在關鍵應用中使用單和雙閘極驅動器增強隔離

在許多關鍵應用中，資料和電力必須從高壓電路傳輸到低壓電路。一些實例包括馬達驅動器、資料中心、工業自動化、電網基礎設施設備 (如太陽能逆變器)。設計人員想要可靠、經調節的電壓和電流，以及快速、高完整性的資料傳輸，但是卻不希望不受控制的高壓暫態影響其昂貴的系統。由雷擊引發的電壓，很容易損壞敏感的矽晶及破壞資料流。此外，此類暫態可能會讓維修人員處於危險之中。

以隔離的形式提供暫態保護。隔離可確保整體系統中的兩個子電路電氣分離，沒有電阻性或電流路徑 (無限電阻)；然而，訊號、電源或兩者仍然可以在這些子電路之間傳遞。

有很多方式可以達到安全隔離，傳統技術採用隔離變壓器和光耦合器。在需要優先考量共模瞬態耐受性 (CMTI)、乾淨波形、小尺寸、功能整合、高切換速度、低成本、簡單、可靠、長壽命等特性的應用中，閘極驅動器是經實證的解決方案。

適用於高效能隔離應用的閘極驅動器

隔離閘極驅動器 IC (圖 1) 可控制隔離等級、傳播延遲、寄生漏電感、寄生輸入至輸出電容、CMTI、組件尺寸和厚度、印刷電路板 (PCB) 佈局等因素，並包含欠壓鎖定 (UVLO) 等保護功能。透過最佳化每個特性，工程師可以微調閘極驅動器的效能以適應應用。

圖 1：具有 CMOS 隔離和 UVLO 保護功能的典型單通道閘極驅動器的佈局。(圖片來源：Skyworks Solutions)

Skyworks Solutions 提供各種隔離式閘極驅動器 IC，具有 3 至 20 V CMOS 輸入和高達 30 V 的閘極驅動。提供 1、4、6 A 的各種配置，包括 Si82Ax、Si82Bx、Si82Cx、Si82Dx、Si82Ex、Si82Fx (圖 2)。特點包括高達 6 kV_rms 的隔離、200 kV/µs 的 CMTI、小於 45 nm 的傳播延遲，以及對 GaN、IGBT、SiC、MOSFET 技術的支援。

圖 2：Si82Ax-Fx 單和雙通道閘極驅動器支援 1、4、6 A 輸出。(圖片來源：Skyworks Solutions)

此元件的電壓模式輸出可達到最佳化切換效能，而各種 UVLO 選項和輸入重疊保護可確保安全作業。包括去突波選項、具有組合或分離輸出的單通道配置、整合式米勒箝位，以及與所驅動電源開關類型匹配的各種 UVLO。

Si82Ax 和 Si82Dx 針對電源和馬達控制應用，而 Si82Bx 和 Si82Ex 則符合電源開關驅動要求。用於電源開關驅動的 Si82Cx 和 Si82Fx 高效能版本採用 Skyworks 的可選可變電流驅動 (SelVCD) 電流模式架構，並符合汽車標準。SelVCD 作為電流源運作，在所有操作條件下，輸出維持在目標應用的嚴格容差範圍內。

隔離式閘極驅動器入門

各系列中有多種選項，可供設計人員選擇，滿足其特定要求。例如，Si82Ax 系列中的 SI82A30BCC-IS 是單通道、3.75 kV、1 A 元件，非常適合驅動切換式電源和馬達控制等應用中的功率 MOSFET 和 IGBT。具有單輸出或分離輸出 (圖 3) 配置。

圖 3：SI82A30BCC-IS 是單通道元件，非常適合驅動功率 MOSFET 和 IGBT，並提供單輸出或分離輸出 (如圖所示) 配置。(圖片來源：Skyworks Solutions)

Si82Fx 系列中的 SI82F29AGC-IS1 是 3.75 kV 雙通道元件，專為 MOSFET、IGBT、SiC、GaN 開關架構所設計，具有雙控制輸入 (圖 4，左) 或單控制輸入 (圖 4，右)。輸出級的 SelVCD 技術可在八個可選等級之間調整輸出電流，無需閘極電阻及箝位任何米勒效應電流。

圖 4：SI82F29AGC-IS1 是適用於 MOSFET、IGBT、SiC、GaN 開關架構的雙通道閘極驅動器，具有雙 (左) 或單 (右) 控制輸入。(圖片來源：Skyworks)

Skyworks 也為其 Si82Fx 系列提供便利的 SI82F39ABC-KIT 評估套件 (圖 5)。Si82Fx 是該套件的核心，提供周邊裝置和功能，讓工程師能夠操作此晶片的切換、保護、隔離功能。

圖 5：SI82F39ABC-KIT 評估套件可協助設計人員操作 Si82Fx 系列的切換、保護、隔離功能。(圖片來源：Skyworks Solutions)

結論

高壓電源供應器和低壓工作電路之間的隔離很重要，可保護資料中心、工業自動化、醫療、汽車等關鍵應用中的系統和使用者。Si82Ax-Fx 閘極驅動器為設計人員提供卓越的隔離效能、乾淨的正弦輸出、靈活性、可靠性，滿足這些系統在所有頻率下高效率運作的需求。