在電源系統設計中,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,否則可能引起嚴重的安全問題。
當然,隔離的域仍然需要交互以允許在它們之間傳輸數據。
盡管隔離非常普遍,但是有效地實現隔離仍然存在一些問題,尤其是當我們朝著更高的系統集成邁進時。
它的主要目的是安全,但是它也可以通過最大化共模瞬變抗擾度(CMTI)來提高性能,這是在汽車行業中使用隔離的主要原因之一。
另一個原因,尤其是在電動汽車中,是支持電壓域之間的功率轉換和電平轉換。
功率轉換系統通常使用功率MOSFET或IGBT。
這些設備需要通過柵極驅動器來切換低壓信號。
為了保持不同的電壓域獨立但相互連接,需要隔離。
這是一個典型的例子。
通常使用光耦合器來實現隔離,該光耦合器至少需要兩個分立的組件。
發射器是LED,接收器包括光電二極管。
盡管光耦合器可以輕松實現5 kVrms或更高的極高隔離度,但它們體積龐大且易于老化。
在沒有光的情況下,可以在隔離柵上實現通信,同時仍保持所需的隔離級別。
在許多應用中,光耦合器可能是理想的選擇,但是替代技術的趨勢正變得越來越明顯,并且集成的隔離器件提供了更多的便利。
一個例子是來自安森美半導體的NCD57001。
它使用通過無芯變壓器的磁耦合在微電感器之間創建數據路徑,從而提供5 kVrms的電隔離和至少100 kV / us的CMTI。
圖1:安森美半導體的高級NCD57001柵極驅動器ICNCD57001的另一個顯著特點是其輸出級,它是專門為解決常見問題而開發的。
它具有一個內部緩沖級,旨在克服Miller平臺。
這是轉移曲線的區域,證明了許多柵極驅動器的消亡。
在此期間,寄生米勒電容生效,從而降低了開/關切換速度。
為了補償米勒電容器的磁滯效應,輸出緩沖器的功能是增加通過米勒高原的驅動電流。
柵極端子上的米勒電容是開關損耗的主要原因。
當柵極電壓開始上升并且驅動器的輸出電壓與柵極電壓之間的差減小時,將提供大電流輸出驅動器,并且IGBT或MOSFET可以更快地通過Miller平臺。
這可以通過利用輸出級的升壓效應來減少為寄生/米勒柵極電容充電所需的時間來實現。
NCD57001的無芯變壓器技術可在芯片級柵極驅動器中提供有效的隔離。
這些完全集成的隔離式柵極驅動器具有真正的工程優勢,并且在需要小尺寸高隔離度的應用中是光隔離驅動器的絕佳替代品。
其旨在克服Miller平臺的輸出升壓級還提高了開關效率。
隨著越來越多的應用采用高直流電壓,對有效和安全隔離的需求也在增長。
因此,諸如NCD57001之類的創新解決方案確實可以為您的下一個電源開關應用帶來積極的變化。
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