ZHCSN25A December 2020 – May 2022 UCC27289
PRODUCTION DATA
大多数电子器件和应用的功耗越来越高。这些应用的整体尺寸也越来越小。实现高功率和小尺寸的一种方法是,提高效率并优化功率损耗分配。其中大多数应用都采用功率 MOSFET,且开关频率越来越高。为了在高开关频率下运行功率 MOSFET 并减少相关开关损耗,在控制器的 PWM 输出和功率半导体器件(例如功率 MOSFET、IGBT、SiC FET 和 GaN FET)的栅极之间采用了一款强大的栅极驱动器。其中许多应用都需要适当的 UVLO 保护,从而以适宜的方式导通和关断功率半导体器件。此外,当 PWM 控制器无法直接驱动开关器件的栅极时,必须使用栅极驱动器。数字电源出现之后,经常会遇到这种情况,因为数字控制器发出的 PWM 信号通常是 3.3V 逻辑信号,无法有效导通电源开关。因此,需要电平转换电路将 3.3V 信号升压至栅极驱动电压(比如 12V 或 5V),来完全导通功率器件,尽量减少传导损耗和开关损耗。事实证明,基于图腾柱排列 NPN/PNP 双极晶体管的传统缓冲器驱动电路不适用于数字电源,因为这些电路缺乏电平转换能力和欠压锁定保护。栅极驱动器能够有效结合电平转换和缓冲器驱动功能。栅极驱动器还解决了其他问题,例如,充分减小高频开关噪声的影响(通过靠近电源开关布置高电流驱动器器件)、驱动栅极驱动变压器和控制浮动功率器件栅极。将栅极电荷功率损耗从控制器 IC 转移至栅极驱动器,有助于降低控制器的功耗和热应力。
UCC27289 栅极驱动器可在单个器件中提供高电压 (100V)、小延迟 (16ns) 和良好驱动能力 (±3A)。浮动高侧驱动器能够在高达 100V 的开关节点电压下工作,可支持在半桥、全桥、同步降压、同步升压和有源钳位拓扑中实现 N 沟道 MOSFET 控制。UCC27289 栅极驱动器 IC 集成了自举二极管,因此,在大多数应用中,无需外部自举二极管即可利用 VDD 电压产生高侧偏置电压。这让用户能够优化电路板布局布线并降低材料成本。如果使用外部自举二极管,则应选择恢复快速且正向压降低的肖特基二极管。每个通道均由自己的输入引脚(HI 和 LI)控制,可灵活控制输出的导通/关断状态。
MOSFET 等开关功率器件的两类主要损耗:开关损耗和导通损耗。导通损耗取决于流经器件的电流和器件的导通电阻。开关损耗取决于开关器件的栅极电荷和栅极电压以及开关频率。对于工作开关频率较高的应用而言,开关损耗开始影响整体系统效率。在这类应用中,为了降低开关损耗,必须降低栅极电压。栅极电压取决于栅极驱动器 IC 的电源电压,因此,在这类应用中,栅极驱动器 IC 需在较低电源电压条件下运行。UCC27289 栅极驱动器的典型 UVLO 电平为 7.0V,因此非常适合偏置电压需从 12V 降至 10V 甚至 9.5V 的应用。HB UVLO 低于 VDD UVLO,因此,自举二极管压降不会抑制这类在较低偏置电压条件下的运行。UVLO 迟滞足以避免任何抖动或干扰跳变,从而提高系统稳健性。