硅芯片驅動方案

　　與變壓器驅動方案類似，硅集成電路驅動方案也包含單驅動輸入和雙驅動輸入這兩種類型，分別見圖3a及圖3b。不過，這些硅半橋驅動器既能用作高端MOSFET驅動器，也能用作低端MOSFET驅動器。硅芯片高端MOSFET驅動方案采用緊湊、高性能的封裝，在單顆芯片中集成了驅動高端MOSFET所需的大多數功能，增加少數幾個外部元件后就能提供快速的開關速度，提供閂鎖關閉功能，輸入指令與門驅動輸出之間的延遲極低，功率耗散也較低。

　　圖3：硅芯片驅動方案電路圖：a雙輸入;b單輸入。

　　但在提供這些優勢的同時，硅芯片驅動方案也有一些局限，如硅芯片內電壓達600 V，需要高端隔離，且需要匹配高端驅動與低端驅動之間的傳播延遲，避免使用任何不平衡變壓器。此外，高端驅動器需要自舉供電(bootstrap supply)，并且需較高抗干擾能力，抑制高端驅動器的負電壓影響。就高壓隔離而言，需要在電路中增加脈沖觸發器、電平轉換器和同步整流觸發器。其中，電平轉換器維持高達600 V電壓。就匹配延遲而言，在低端驅動器通道上加入延遲時間，從而補償由脈沖觸發器、電平轉換器和同步整流觸發器導致的高端延遲。而就高端驅動器的負電壓而言，我們著重關注半橋支路來研究。連接至半橋支路的負載是電感型負載，類似于LLC半橋，或在最簡單的情況下是同步降壓結構。就降壓轉換器的實際工作來看，寄生電感和寄生電容等寄生參數隨處可見，橋引腳上的負電壓將會在驅動IC內部產生負電流，且負電壓會在每個脈沖寬度增大，直到硅驅動器(或稱驅動器IC)失效。若能在寬溫度范圍內將負脈沖保持在恰當的區域內，驅動器將正常工作;否則，驅動器將不會正常工作或可能損壞。

　　安森美半導體在-40℃至+125℃的完整溫度范圍內定義驅動IC的電氣參數，相關的高端MOSFET硅驅動器(參見表1)具有強固的負電壓特性。相比較而言，很多競爭對手僅在+25℃的環境工作溫度下定義電氣參數，并不總提供溫度特征描繪，而且很多競爭對手從特征曲線中析取的電氣參數值很可能未顧及工藝變化問題。

　　表1：安森美半導體用于高端MOSFET驅動的硅驅動器相互參照。

　　方案比較及安森美半導體建議

　　我們以采用變壓器驅動方案和硅驅動器方案的24 V@10 A LLC半橋電路為例來比較這兩種方案。這兩種方案都采用帶雙DRV輸出的LLC控制器NCP1395，不同的是，前者采用變壓器驅動LLC轉換器的MOSFET，后者采用NCP5181驅動器IC來驅動器LLC轉換器的MOSFET。兩者的波形看上去類似，但比較高端MOSFET關閉時的波形可以發現，驅動器IC更快速地關閉MOSFET，而且驅動IC關閉MOSFET時快70 ns，從而降低開關損耗;而在高端MOSFET導通時，驅動器IC在高端與低端MOSFET之間能夠保持安全及足夠的死區時間，優于變壓器驅動方案。而從能效來看，在相同的輸入功率時，兩種方案的能效沒有顯著區別(詳見參考資料1)。

　　對于這兩種方案而言，究竟應該選擇哪種方案呢?實際上，如果精心設計的話，這兩種方案都可以。安森美半導體身為應用于綠色電子產品的首要高性能、高能效硅方案供應商，我們的建議是選擇硅芯片驅動方案，因為硅方案可以簡化布線及簡化設計，免去變壓器需要手動插入的問題，及可免除變壓器方案中諸如隔離被破壞、磁通走散、關閉后出來未預料到的振鈴等問題。而且要支持纖薄設計的話, 扁平電源中變壓器的高度是個問題，而硅芯片驅動方案則無此問題。