許多高性能、高頻 pwm 控制芯片，無論是數(shù)字式還是模擬式，都沒有或只有有限的直接驅(qū)動功率 mosfet 能力。由于功率 mosfet 對柵極驅(qū)動電流的要求較高，驅(qū)動芯片是 pwm 開關(guān)控制芯片與功率 mosfet 之間的橋梁，用于放大開關(guān)信號電流和電壓，具有故障隔離能力。一旦選定了某種開關(guān)電源方案，下一步就是選擇合適的驅(qū)動芯片，選擇合適的驅(qū)動芯片，硬件工程師對電路特性有一定的了解是必要的。

以典型的AC/DC開關(guān)控制電源管理系統(tǒng)為例，PFC部分企業(yè)采用無橋升壓電路拓撲，可選用具有一顆NSD1025同時進行驅(qū)動兩路開關(guān)MOSFET，LLC的原邊可用一顆半橋隔離技術(shù)驅(qū)動發(fā)展芯片NSi6602同時通過驅(qū)動上下橋臂MOSFET，副邊用一顆NSD1025驅(qū)動全波同步整流MOSFET。選用經(jīng)濟高速高可靠性的驅(qū)動IC，可以提供幫助學生電源設(shè)計系統(tǒng)能夠提升工作效率和功率電子密度。

由于一個開關(guān)控制電源可以經(jīng)常使用需要硬開關(guān)進行驅(qū)動大功率負載，在硬開關(guān)技術(shù)以及企業(yè)布局限制的情況下，功率MOSFET往往我們會對創(chuàng)新驅(qū)動系統(tǒng)芯片的輸入和輸出端形成具有較大的地彈電壓和振蕩尖峰電壓。地彈電壓會造成驅(qū)動器輸入端等效出現(xiàn)負電壓，因為公司內(nèi)部等效體二極管，大多數(shù)柵極驅(qū)動器能夠提高承受能力一定的負壓脈沖。然而，亦有必要條件采取有效預防管理措施，以防止驅(qū)動器輸入端的過沖和欠壓尖峰過大，而對數(shù)據(jù)驅(qū)動芯片造成嚴重損壞，或產(chǎn)生誤動作。

驅(qū)動輸入端負壓尖峰形成的原因

仍然以 PFC 拓撲為例，在控制芯片和電源 MOSFET 之間使用低端驅(qū)動程序，以幫助減少切換損失，并為 MOSFET 提供足夠的驅(qū)動器電流，以穿越米勒平臺區(qū)域以快速打開。當切換MOSFET時，會產(chǎn)生高二/二脈沖，這種快速變化與寄生感應(yīng)劑合作，產(chǎn)生負電壓尖峰，使用Vn s Lss s di/dt公式進行估計。Ls代表寄生感應(yīng)劑。寄生感應(yīng)值大致等于電源MOSFET和PCB后線接地電路內(nèi)部粘合線的感應(yīng)量，其值范圍從幾 nH 到十幾 nH 不等，寄生感應(yīng)大小主要取決于 PCB 布局和布線。

從上面的方程可以看出，負電壓與寄生電感和電流的變化率成正比。

另一種常見的情況下，輸入負電壓發(fā)生是相關(guān)的電流采樣的 mosfet。為了實現(xiàn)更精確的控制，有時在功率 mosfet 和大地之間連接一個采樣電阻。該采樣電阻用于檢測流過 mosfet 的電流，從而使控制器能夠快速響應(yīng)。為了使 mosfet 的驅(qū)動回路足夠小，驅(qū)動器的 gnd 引腳連接到 mosfet 的源，控制芯片的 gnd 連接到實際的接地平面，這樣就在驅(qū)動器的 gnd 和控制芯片的 gnd 之間產(chǎn)生了一個偏置電壓，所以控制芯片在低電平的輸出相對于驅(qū)動器的輸入有一個負偏置電壓。

如何應(yīng)對輸入端負壓

對于寄生電感引起的輸入瞬間負壓，一般有三種應(yīng)對方案。首先，可以通過減小開關(guān)速度來降低影響，減小開關(guān)速度能降低電流變化速率di/dt，瞬間負壓幅度也就會下降。但這樣處理有副作用，降低開關(guān)速度就會增加轉(zhuǎn)換時間，所以會增加開關(guān)損耗，而在一些應(yīng)用中如果對響應(yīng)時間有要求，降低開關(guān)速度的方法就未必適合。

第二種方法是盡可能優(yōu)化PCB布局布線，減小寄生參數(shù)，從而可以減小負壓峰值，這是一個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計中常見的方法，但需要通過硬件工程師有非常具有豐富的設(shè)計工作經(jīng)驗，而在一些問題設(shè)計發(fā)展條件限制下，也可能導致無法得到優(yōu)化PCB布局布線

第三種方法是選擇抗干擾能力強的器件，比如新型同相雙通道高速柵極驅(qū)動器NSD1025。

經(jīng)驗豐富的工程師通常同時考慮三種免疫選項，然后施加限制以實現(xiàn)最佳選擇。然而，防干擾裝置的選擇，無疑會給整個系統(tǒng)的設(shè)計帶來更多的故障耐受性和選擇性，因此它將成為系統(tǒng)工程師設(shè)計的第一步。

除了承受負電壓，nsd1025還提供欠電壓鎖定功能，在供電電壓處于工作范圍之前保持低輸出，而高低閾值之間的滯后提供了更大的免疫力。理想的電力系統(tǒng)，電機控制器，線性驅(qū)動器，和寬帶隙功率設(shè)備驅(qū)動器。

在 nsd1025之后，nano 芯片還將推出600v 高低邊緣驅(qū)動器，以及為 gan 設(shè)計的600v 高低邊緣驅(qū)動器芯片。為工業(yè)電源和電機驅(qū)動應(yīng)用中的抗干擾設(shè)計提供了更好的解決方案。
責任編輯：YYX