TI的UCC21520驅(qū)動(dòng)器實(shí)現(xiàn)業(yè)內(nèi)最快的5.7k VRMS

　　日前，德州儀器宣布推出業(yè)內(nèi)最快的5.7k VRMS隔離式雙通道柵極驅(qū)動(dòng)器，值得注意的是該產(chǎn)品是TI集成式新型柵極驅(qū)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(qū)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(shè)計(jì)。UCC21520的集成元件、先進(jìn)防護(hù)功能和優(yōu)化的開(kāi)關(guān)性能，能幫助設(shè)計(jì)師為企業(yè)、電信、汽車和工業(yè)應(yīng)用創(chuàng)建更小、更可靠的設(shè)計(jì)。

　　UCC21520為對(duì)系統(tǒng)防護(hù)和可靠性有高要求的高壓應(yīng)用而開(kāi)發(fā)，可提供5.7 k VRMS的增強(qiáng)隔離，其浪涌抗擾度經(jīng)測(cè)試高達(dá)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(nèi)最快的19ns傳播延遲，以及業(yè)內(nèi)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(shè)備使用壽命內(nèi)運(yùn)行更可靠。

　　從隔離說(shuō)開(kāi)

　　德州儀器亞太區(qū)模擬產(chǎn)品汽車方案業(yè)務(wù)拓展總監(jiān)吳渭強(qiáng)說(shuō)道，過(guò)去大家可能感覺(jué)只有工業(yè)應(yīng)用中才需要隔離，但實(shí)際上隨著技術(shù)的發(fā)展，樓宇、消費(fèi)電子、電機(jī)驅(qū)動(dòng)與控制、智能電網(wǎng)和醫(yī)療設(shè)備等都離不開(kāi)隔離技術(shù)。

　　而對(duì)于TI來(lái)說(shuō)，瞄準(zhǔn)的還是工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的應(yīng)用，能夠進(jìn)一步的提高系統(tǒng)整體的性能和能效指標(biāo)，UCC21520因此孕育而生，UCC21520驅(qū)動(dòng)器支持MOS管以及新興的IGBT和碳化硅等。

　　吳渭強(qiáng)特別強(qiáng)調(diào)，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(biāo)的要求，此外抗干擾能力也得到了大幅提升，非常適合馬達(dá)控制等高噪音環(huán)境中。第三點(diǎn)，UCC21520的兼容性也很強(qiáng)，兩組驅(qū)動(dòng)器適合低電流驅(qū)動(dòng)器，也適合高電流驅(qū)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(yīng)用場(chǎng)景適合PFC或者馬達(dá)控制等，適用領(lǐng)域包括汽車、工業(yè)、企業(yè)級(jí)電源或通信領(lǐng)域，甚至消費(fèi)市場(chǎng)里的音響系統(tǒng)、家電系統(tǒng)、醫(yī)療器材或者其他一些器材的應(yīng)用，都有可能應(yīng)用到。

　　UCC21520的性能優(yōu)勢(shì)

　　吳渭強(qiáng)給出了UCC21520具體的性能優(yōu)勢(shì)及參數(shù)指標(biāo)。UCC21520柵極驅(qū)動(dòng)器源電流最大為4A，反向電流6A。吳渭強(qiáng)表示，對(duì)于功率管來(lái)說(shuō)，當(dāng)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(nèi)充滿。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，更快也就意味著損耗更小，從而提高功率密度與減少體積。UCC21520待機(jī)電流小于1mA，也保證了系統(tǒng)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(shù)字沒(méi)有太大的意義，需要同時(shí)看電容的負(fù)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(qiáng)說(shuō)道。

　　談到該產(chǎn)品的隔離指標(biāo)，達(dá)到了業(yè)界頂級(jí)的12.8kV瞬間要求，抗噪聲能力（ CMTI ）里也可以達(dá)到100V/ns。“電源外圍在應(yīng)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(hào)的傳輸。”吳渭強(qiáng)解釋道。

　　談到UCC21520的半橋式組合應(yīng)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(qū)時(shí)間功能，當(dāng)在半橋應(yīng)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(yīng)商有更大的彈性和靈活性，可以直接滿足DSP處理器、TTL或者CMOS輸入，這可以讓客戶在主控和驅(qū)動(dòng)器之間無(wú)需額外處理系統(tǒng)，簡(jiǎn)化外圍設(shè)計(jì)，降低整體BOM成本和面積。

　　UCC21520的輸出端也提供了非常寬的應(yīng)用范圍，除了通用的MOS和IGBT以外，還有碳化硅。吳渭強(qiáng)說(shuō)：“碳化硅驅(qū)動(dòng)比較特殊，它需要負(fù)電壓，所以不是每一個(gè)驅(qū)動(dòng)器都可以驅(qū)動(dòng)，而使用UCC21520后，客戶更改方案后不需要重新選擇驅(qū)動(dòng)，使客戶的工作簡(jiǎn)單并且具有彈性。”此外，UCC2520還支持并聯(lián)使用，這樣可以驅(qū)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(qū)動(dòng)器、AMC1301隔離放大器以及C2000 MCU。“參考設(shè)計(jì)和我們一般的EVM不大一樣，EVM主要是給客戶測(cè)試單獨(dú)器件的一些功能而已，往往跟客戶的實(shí)際應(yīng)用還有一點(diǎn)距離。TI Design是基于應(yīng)用層面來(lái)研發(fā)的。”