TI的UCC21520驅動(dòng)器實(shí)現業(yè)內最快的5.7k VRMS

　　日前，德州儀器宣布推出業(yè)內最快的5.7k VRMS隔離式雙通道柵極驅動(dòng)器，值得注意的是該產(chǎn)品是TI集成式新型柵極驅動(dòng)器家族的第一款產(chǎn)品。因其高度的靈活性和通用兼容性，UCC21520隔離式驅動(dòng)器能夠廣泛地用于低端、高端、高端/低端或半橋電源管理設計。UCC21520的集成元件、先進(jìn)防護功能和優(yōu)化的開(kāi)關(guān)性能，能幫助設計師為企業(yè)、電信、汽車(chē)和工業(yè)應用創(chuàng )建更小、更可靠的設計。

　　UCC21520為對系統防護和可靠性有高要求的高壓應用而開(kāi)發(fā)，可提供5.7 k VRMS的增強隔離，其浪涌抗擾度經(jīng)測試高達12.8 kV，普通模式的瞬態(tài)過(guò)壓抗擾度在100 V/ns以上。它擁有業(yè)內最快的19ns傳播延遲，以及業(yè)內最緊密的低于5ns的通道至通道延遲匹配，UCC21520可提供高功率密度和高效率，使解決方案尺寸更小，在終端設備使用壽命內運行更可靠。

　　從隔離說(shuō)開(kāi)

　　德州儀器亞太區模擬產(chǎn)品汽車(chē)方案業(yè)務(wù)拓展總監吳渭強說(shuō)道，過(guò)去大家可能感覺(jué)只有工業(yè)應用中才需要隔離，但實(shí)際上隨著(zhù)技術(shù)的發(fā)展，樓宇、消費電子、電機驅動(dòng)與控制、智能電網(wǎng)和醫療設備等都離不開(kāi)隔離技術(shù)。

　　而對于TI來(lái)說(shuō)，瞄準的還是工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的應用，能夠進(jìn)一步的提高系統整體的性能和能效指標，UCC21520因此孕育而生，UCC21520驅動(dòng)器支持MOS管以及新興的IGBT和碳化硅等。

　　吳渭強特別強調，UCC21520最大特點(diǎn)在于其更高的耐壓值，符合VDE業(yè)界最高指標的要求，此外抗干擾能力也得到了大幅提升，非常適合馬達控制等高噪音環(huán)境中。第三點(diǎn)，UCC21520的兼容性也很強，兩組驅動(dòng)器適合低電流驅動(dòng)器，也適合高電流驅動(dòng)器，或者是高低組合，以及支持半橋方案。最后，該產(chǎn)品的功率密度很高。產(chǎn)品應用場(chǎng)景適合PFC或者馬達控制等，適用領(lǐng)域包括汽車(chē)、工業(yè)、企業(yè)級電源或通信領(lǐng)域，甚至消費市場(chǎng)里的音響系統、家電系統、醫療器材或者其他一些器材的應用，都有可能應用到。

　　UCC21520的性能優(yōu)勢

　　吳渭強給出了UCC21520具體的性能優(yōu)勢及參數指標。UCC21520柵極驅動(dòng)器源電流最大為4A，反向電流6A。吳渭強表示，對于功率管來(lái)說(shuō)，當開(kāi)啟時(shí)，需要先將電容充電，所以要很大電流沖過(guò)去，讓電容在最短的時(shí)間內充滿(mǎn)。而要關(guān)閉的時(shí)候，電容需要放電，這時(shí)需要更大的電流把電荷從功率管中攝取回來(lái)，所以無(wú)論是源電流還是反向電流都需要更快，更快也就意味著(zhù)損耗更小，從而提高功率密度與減少體積。UCC21520待機電流小于1mA，也保證了系統的低功耗。

　　UCC21520的開(kāi)關(guān)時(shí)間為上升6ns，下降7ns。“單看這兩個(gè)數字沒(méi)有太大的意義，需要同時(shí)看電容的負載。TI的電容是1.8nF，其他家只有幾百pF，大電容讓整個(gè)開(kāi)關(guān)過(guò)程的功率損耗降到最低，而與此同時(shí)，TI的特殊工藝也保證了開(kāi)關(guān)速度。”吳渭強說(shuō)道。

　　談到該產(chǎn)品的隔離指標，達到了業(yè)界頂級的12.8kV瞬間要求，抗噪聲能力（ CMTI ）里也可以達到100V/ns。“電源外圍在應用中會(huì )有很多干擾，假如有一個(gè)干擾剛好在輸入輸出端兩個(gè)隔離層之間發(fā)生，抗干擾能力差就會(huì )影響到信號的傳輸。”吳渭強解釋道。

　　談到UCC21520的半橋式組合應用，兩個(gè)通道同時(shí)開(kāi)關(guān)，可能會(huì )發(fā)生短路。所以，該IC整合了死區時(shí)間功能，當在半橋應用時(shí)，可以保證兩個(gè)開(kāi)關(guān)不會(huì )同時(shí)開(kāi)，提高了產(chǎn)品的可靠性。

　　另外一個(gè)特點(diǎn)是通用靈活性。UCC21520具有寬輸入電壓，供電電壓范圍是從3V到18V，比一般的供應商有更大的彈性和靈活性，可以直接滿(mǎn)足DSP處理器、TTL或者CMOS輸入，這可以讓客戶(hù)在主控和驅動(dòng)器之間無(wú)需額外處理系統，簡(jiǎn)化外圍設計，降低整體BOM成本和面積。

　　UCC21520的輸出端也提供了非常寬的應用范圍，除了通用的MOS和IGBT以外，還有碳化硅。吳渭強說(shuō)：“碳化硅驅動(dòng)比較特殊，它需要負電壓，所以不是每一個(gè)驅動(dòng)器都可以驅動(dòng)，而使用UCC21520后，客戶(hù)更改方案后不需要重新選擇驅動(dòng)，使客戶(hù)的工作簡(jiǎn)單并且具有彈性。”此外，UCC2520還支持并聯(lián)使用，這樣可以驅動(dòng)更大的電流而無(wú)需更換器件。

　　如圖所示，UCC21520的特性圖

　　為了解決客戶(hù)的使用難點(diǎn)，TI特別開(kāi)發(fā)了一個(gè)10千瓦逆變器TI Designs解決方案，器件包括UCC21520隔離驅動(dòng)器、AMC1301隔離放大器以及C2000 MCU。“參考設計和我們一般的EVM不大一樣，EVM主要是給客戶(hù)測試單獨器件的一些功能而已，往往跟客戶(hù)的實(shí)際應用還有一點(diǎn)距離。TI Design是基于應用層面來(lái)研發(fā)的。”