向右滑动即可找到与GaN/SiC开关完美匹配的隔离式栅极驱动器

我听说氮化镓（GaN）和碳化硅（SiC）可以在不久的将来取代MOSFET和IGBT功率开关。它们更小更快的事实听起来很棒，但与往常一样，我怀疑没有免费的午餐。在开始考虑在设计中使用GaN和SiC之前，我是否需要注意任何陷阱？

你没听错。随着能源效率变得越来越重要，GaN和SiC晶体管比当前的大功率开关技术更小、更快，看起来完全有望成为人们关注的焦点。但是，这不是一个直接的交换。选择使用它们将对栅极驱动器威廉希尔官方网站 的选择产生影响，我现在将通过几个示例进行解释：

图1所示威廉希尔官方网站 显示了一个威廉希尔官方网站 ，其中低压微控制器与高压域（包括输出开关及其栅极驱动器）电气隔离（出于安全原因）。更快的开关速度意味着更快的开关瞬变。例如，GaN功率系统的开关时间通常为5ns（比传统的MOSFET系统快一个数量级）。假设典型的600V高压轨，这会导致（600V/5ns）= 120kV/μs的开关瞬态。

图1.典型的隔离式电源转换器威廉希尔官方网站 。

快速噪声瞬变会破坏隔离栅上的数据传输，或者更糟糕的是，会导致毛刺，从而触发两个功率FET同时导通，从而触发危险的电气短路。为了防止这种情况的发生，对于使用典型120V高压轨的设计，快速开关技术需要至少600kV/μs的栅极驱动器共模瞬变抗扰度（CMTI）。CMTI定义为施加在两个隔离威廉希尔官方网站 之间的共模电压的最大容许上升或下降速率。单位通常为千伏/微秒。高CMTI意味着当隔离栅被高压共模信号击中时，隔离栅两侧的信号电平保持不变（在数据手册限制范围内）。

传播延迟匹配

您需要注意的第二件事与开关的开/关时序有关。在图2所示威廉希尔官方网站 中，在任何情况下都不应两个开关同时“导通”，因为这会导致短路类型（通常称为直通）情况。

图2.半桥推挽威廉希尔官方网站 。

为了防止这种情况发生，设计必须允许少量的“死区时间”，其中两个开关都处于“关断状态”。然而，GaN开关即使在反向偏置时也能继续传导一些电流。这会降低效率，因为在此期间并非所有功率都传输到负载。因此，在留下足够安全的“死区时间”和由此导致的效率降低之间需要权衡。要达成最佳解决方案，需要了解各个栅极驱动器器件之间传播延迟的可变性，称为器件间（或具有多个通道的器件的通道间）传播延迟匹配或偏斜。在设计此类威廉希尔官方网站 时，具有尽可能低传播延迟偏斜的栅极驱动器是最佳选择，因为它有助于最大限度地减少死区时间，同时确保永远不会发生“直通”情况。

两全其美

您会很高兴地知道，有一系列隔离式栅极驱动器IC可以解决这两个问题。图3所示为MAX22700D/MAX22702D的功能框图。它们具有 300kV/μs 的最高可用 CMTI 水平。传播延迟偏斜在室温下仅为2ns（最大值），在-5°C至+40°C工作温度范围内为125ns（最大值），有助于最大限度地减少设计中的死区时间，从而提高效率。

图3.MAX22700D/MAX22702D高CMTI隔离栅极驱动器。

这些器件的其他优点包括精密欠压锁定（UVLO），可确保多个器件并联驱动开关在相同的启动电压下工作。在设置SiC晶体管的VGS时，这一点很重要。栅极驱动器公共引脚提供输出选项：GNDB （MAX22700）、米勒箝位 （MAX22701） 和可调 UVLO （MAX22702）。此外，还提供差分（D版本）或单端（E版本）输入版本。隔离栅的耐压额定值为 3kVRMS，持续 60 秒，可提供稳健的性能。这些 IC 可以驱动具有不同输出栅极驱动威廉希尔官方网站 和 B 侧电源电压的 SiC 或 GaN FET。

审核编辑：郭婷