例如，在电动汽车（EV）中，驱动器IC作为许多功率相关设计的关键部分排名很高。优化设计需要更仔细地考虑效率、密度和成本等要求。根据申请的具体情况，总会有权衡。

在这篇文章中，我们研究了这些设备在行业中解决的差距，并研究了它们的关键功能和属性。

 

用于1200V电源设计的栅极驱动器IC

尽管它们在商业技术中很受欢迎，但该行业缺乏能够在电动汽车（EV）等应用中处理高电压电平（大于600 V）同时保持高隔离的功率门驱动器IC。

在此基础上，瑞萨电子公司最近推出了一款新的栅极驱动器IC RAJ2930004AGM，该IC支持隔离电压为3.75 kVrms的1200 V功率器件。它被设计用于驱动电动汽车逆变器的IGBT和碳化硅（SiC）MOSFET。

 

RAJ2930004AGM通过CMTI在其MCU侧和IGBT侧之间提供隔离，以避免高压尖峰带来的问题。图片由瑞萨提供。（点击图片放大）

 

栅极驱动器在低电压域中接收来自微控制器（MCU）的控制信号。它们将这些信号传输到高压域中的开关电源设备，从而需要在输入和输出之间进行电隔离。

然而，在高电压下的高隔离是特别具有挑战性的。隔离仍然需要以某种方式进行连接，以允许对电源开关进行控制。它不应该允许大量电流在两侧之间流动，这在高电压下是很困难的。

电压越高，隔离材料上的应力就越大，使其更难保持高水平的隔离。此外，高电压尖峰也会对这种绝缘造成压力。

据瑞萨公司介绍，其RAJ2930004AGM设备克服了这些挑战，具有3.75 kVrms隔离器，同时可承受高达1200 V的电压。为了减少高压尖峰，驱动器在150 V/ns时添加了CMTI（共模瞬态抗扰度）。

此外，它集成了有源米勒箝位、软关断、过电流保护电路、欠压锁定（UVLO）和故障反馈。其小型SOIC16封装使其适用于逆变器、车载充电器和DC-DC转换器。更多详细信息可在RAJ2930004AGM数据表中找到。

 

空间受限设计的高度集成

栅极驱动器行业的一个主要差距是集成。市场上的大多数栅极驱动器IC可能不适合空间受限的应用。需要能够将栅极驱动、电压调节和保护等多种功能集成到单个小尺寸封装中的驱动器IC，以减少外部组件并节省板空间。

考虑到这一切，英飞凌科技公司最近推出了160 V MOTIX 6ED1742SOIQ三相栅极驱动器IC。该设备针对空间受限的应用，如无绳电动工具、机器人、无人机和轻型电动汽车。它集成了电源管理单元（PMU）、电流感应放大器（CSA）和过电流保护，非常适合这些应用中电池供电的无刷直流电机控制隔离。

 

The 6ED2742SOIQ integrates a power management unit (PMU), a current sense amplifier (CSA), and overcurrent protection.

6ED1742SOIQ集成了电源管理单元（PMU）、电流感应放大器（CSA）和过电流保护。图片由英飞凌提供

 

新的Infineon MOTIX 6ED1742SOIQ是一款160 V绝缘体上硅（SOI）栅极驱动器，具有集成电源管理单元、在电源电压和接地之间具有可选增益的电流感测放大器以及过电流保护。它还集成了自举二极管，为三个外部电容器供电。

IC可以通过涓流充电支持100%的占空比操作。它还包括欠压锁定（UVLO）、具有可调阈值的过电流保护、故障通信和自动故障恢复等保护功能。输出驱动器设计用于最小化交叉传导。该设备提供了100ns的传播延迟和100ns的最小死区时间，并具有内置的延迟匹配。

对于电池供电的工业电机驱动器应用，热可靠性至关重要。MOTIX驱动器可在QFN-32封装中使用，具有热效率的暴露电源焊盘。有关更多信息，请参阅6ED1742SOIQ数据表。

 

用于高密度激光雷达系统的激光驱动器IC

最近发布的另一个特定于应用的栅极驱动器IC来自高效功率转换（EPC）。该芯片被称为EPC21701，适用于飞行时间（ToF）应用，包括机器人、3D传感、安全和真空吸尘器。它是一种低成本的激光驱动器IC，集成了80V、40A，由3.3V逻辑电平控制。

 

With its small BGA form factor and high level of integration, EPC claims its EPC21701 takes up 36% less space on PCBs than an equivalent multi-chip discrete implementation.

EPC声称其EPC21701具有较小的BGA形状因子和较高的集成度，在PCB上所占的空间比等效的多芯片分立实现少36%。图片由EPC提供

 

激光驱动器需要高切换速度。然而，由于驱动器和晶体管上的电压应力，这是具有挑战性的。为了防止损坏，栅极驱动器必须限制其切换时间。EPC的解决方案拥有小于1纳秒的切换时间，这对激光系统至关重要。

根据EPC的说法，EPC21701能够在大于50 MHz的频率下工作，具有2 nA的短脉冲，可驱动高达15 a的电流。它的传播延迟时间小于3.6 ns。EPC声称，凭借其小的BGA形状因子和高集成度，其解决方案在PCB上占用的空间比等效的多芯片离散实现少36%。更多信息可在EPC21701数据表中找到。