許多高性能、高頻率的PWM控製芯片
，無論是數字類型還是模擬類型
，都不具備或隻有有限的直接驅動功率MOSFET的能力。因為功率MOSFET對柵極驅動電流有較高的要求

，驅動芯片就相當於PWM開關控製芯片與功率MOSFET之(zhi)間(jian)的(de)橋(qiao)梁(liang)，用(yong)來(lai)將(jiang)開(kai)關(guan)信(xin)號(hao)電(dian)流(liu)和(he)電(dian)壓(ya)放(fang)大(da)
，同(tong)時(shi)具(ju)備(bei)一(yi)定(ding)的(de)故(gu)障(zhang)隔(ge)離(li)能(neng)力(li)。一(yi)旦(dan)確(que)定(ding)了(le)選(xuan)用(yong)某(mou)種(zhong)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)方(fang)案(an)後(hou)

，接(jie)下(xia)來(lai)就(jiu)要(yao)選(xuan)擇(ze)合(he)適(shi)的(de)驅(qu)動(dong)IC，而選好驅動芯片
，就需要硬件工程師對電路特性有一定的了解。

 

 

以典型的AC/DC開關電源係統為例
，PFC部分采用無橋升壓拓撲，可選用一顆NSD1025同時驅動兩路開關MOSFET，LLC的原邊可用一顆半橋隔離驅動芯片NSi6602同時驅動上下橋臂MOSFET，副邊用一顆NSD1025驅動全波同步整流MOSFET。選用高速高可靠性的驅動IC
，可以幫助電源係統提升效率和功率密度。

 

由於開關電源經常需要硬開關驅動大功率負載，在硬開關以及布局限製的情況下，功率MOSFET往(wang)往(wang)會(hui)對(dui)驅(qu)動(dong)芯(xin)片(pian)的(de)輸(shu)入(ru)和(he)輸(shu)出(chu)端(duan)形(xing)成(cheng)較(jiao)大(da)的(de)地(di)彈(dan)電(dian)壓(ya)和(he)振(zhen)蕩(dang)尖(jian)峰(feng)電(dian)壓(ya)。地(di)彈(dan)電(dian)壓(ya)會(hui)造(zao)成(cheng)驅(qu)動(dong)器(qi)輸(shu)入(ru)端(duan)等(deng)效(xiao)出(chu)現(xian)負(fu)電(dian)壓(ya)，因(yin)為(wei)內(nei)部(bu)等(deng)效(xiao)體(ti)二(er)極(ji)管(guan)
，大(da)多(duo)數(shu)柵(zha)極(ji)驅(qu)動(dong)器(qi)能(neng)夠(gou)承(cheng)受(shou)一(yi)定(ding)的(de)負(fu)壓(ya)脈(mai)衝(chong)。然(ran)而(er)
，亦(yi)有(you)必(bi)要(yao)采(cai)取(qu)預(yu)防(fang)措(cuo)施(shi)，以(yi)防(fang)止(zhi)驅(qu)動(dong)器(qi)輸(shu)入(ru)端(duan)的(de)過(guo)衝(chong)和(he)欠(qian)壓(ya)尖(jian)峰(feng)過(guo)大(da)，而(er)對(dui)驅(qu)動(dong)芯(xin)片(pian)造(zao)成(cheng)損(sun)壞(huai)
，或(huo)產(chan)生(sheng)誤(wu)動(dong)作(zuo)。

 

驅動輸入端負壓尖峰的形成原因

 

仍以PFC拓撲為例，低邊驅動器用在控製芯片與功率MOSFET之間
，以幫助減小開關損耗,並為MOSFET提供足夠的驅動電流，以跨過米勒平台區域，實現快速打開。在開關MOSFET的時候
，有一個高di/dt的脈衝產生，這種快速變化與寄生電感共同作用，產生了負電壓峰值，可以用Vn = Lss* di/dt公式估算。Lss代表寄生電感。寄生電感值約等於功率MOSFET的內部鍵合線和PCB回線接地回路中的電感量之和，其值可以從幾nH至十幾nH不等，寄生電感大小主要取決於PCB布局布線。

 

從上麵等式可以看出，負向電壓與寄生電感和電流變化率均成正比。在典型的低邊柵極驅動電路中，雖然控製器和功率MOSFET使用同一個直流地平麵作為參考
，但一些情況下，由於驅動器和控製器有一定距離
，所以總會存在寄生電感。高di/dt的電流在流經MOSFET及ji其qi板ban級ji回hui路lu時shi
，寄ji生sheng電dian感gan存cun在zai會hui導dao致zhi驅qu動dong器qi的de地di電dian位wei相xiang對dui於yu控kong製zhi器qi地di電dian位wei瞬shun間jian抬tai升sheng，驅qu動dong器qi的de輸shu入ru和he地di之zhi間jian就jiu相xiang當dang於yu出chu現xian一yi個ge瞬shun間jian負fu壓ya。在zai極ji端duan情qing況kuang下xia，可ke能neng造zao成cheng驅qu動dong器qi內nei部bu輸shu入ruESD器件受損
，驅動器出現失效。

 

 

另一個常見的出現輸入負壓的場景與對MOSFET進行電流采樣相關。為了實現更精確的控製
，有時在功率MOSFET和大地之間會接一個采樣電阻，用這個采樣電阻來檢測流過MOSFET的電流
，從而使控製器能快速做出響應。而為了使MOSFET的驅動環路足夠小，會將驅動器的GND引腳與MOSFET的源極連接在一起，而控製芯片的GND與真正的地平麵在一起，這樣驅動器的GND和控製芯片GND之間就會存在一個偏置電壓，因此控製芯片輸出低電平時，相對於驅動器的輸入端，則有一個負向的偏置電壓。

 

 

如何應對輸入端負壓

 

對(dui)於(yu)寄(ji)生(sheng)電(dian)感(gan)引(yin)起(qi)的(de)輸(shu)入(ru)瞬(shun)間(jian)負(fu)壓(ya)，一(yi)般(ban)有(you)三(san)種(zhong)應(ying)對(dui)方(fang)案(an)。首(shou)先(xian)
，可(ke)以(yi)通(tong)過(guo)減(jian)小(xiao)開(kai)關(guan)速(su)度(du)來(lai)降(jiang)低(di)影(ying)響(xiang)，減(jian)小(xiao)開(kai)關(guan)速(su)度(du)能(neng)降(jiang)低(di)電(dian)流(liu)變(bian)化(hua)速(su)率(lv)di/dt，shunjianfuyafuduyejiuhuixiajiang。danzheyangchuliyoufuzuoyong，jiangdikaiguansudujiuhuizengjiazhuanhuanshijian

，suoyihuizengjiakaiguansunhao
，erzaiyixieyingyongzhongruguoduixiangyingshijianyouyaoqiu，jiangdikaiguansududefangfajiuweibishihe。

 

第二種方法是盡可能優化PCBbujubuxian，jianxiaojishengcanshu
，congerjianxiaofuyafengzhi，zheshixitongshejizhongchangjiandefangfa
，danxuyaoyingjiangongchengshiyoufeichangfengfudeshejijingyan
，erzaiyixieshejitiaojianxianzhixia
，yekenengwufayouhuaPCB布局布線

 

第三種方法是選擇抗幹擾能力強的器件，例如納芯微電子新推出的同相雙通道高速柵極驅動器NSD1025。NSD1025通過優化輸入端的ESD結構，能夠承受最大-10V的輸入電壓，相比其他競品驅動
，NSD1025更能應對常見應用場景的瞬態負脈衝，有更好的可靠性。

 

jingyanfengfudegongchengshitongchanghuitongshikaolvsanzhongkangraofangan，ranhougenjuyingyongyueshulaidadaozuiyouxuanze。danxuanzekangganraonengliqiangdeqijian
，wuyinengweizhenggexitongdeshejidailaigengduoderongcuokongjianyuxuanzeyudi，suoyiyejiuchengweigongchengshizaixitongshejishihoudediyibu。

 

除了耐受負壓能力強
，NSD1025還(hai)提(ti)供(gong)欠(qian)壓(ya)鎖(suo)定(ding)功(gong)能(neng)
，保(bao)持(chi)輸(shu)出(chu)低(di)電(dian)平(ping)直(zhi)到(dao)電(dian)源(yuan)電(dian)壓(ya)進(jin)入(ru)工(gong)作(zuo)範(fan)圍(wei)內(nei)
，而(er)高(gao)低(di)閾(yu)值(zhi)之(zhi)間(jian)的(de)遲(chi)滯(zhi)功(gong)能(neng)也(ye)提(ti)供(gong)了(le)更(geng)出(chu)色(se)的(de)抗(kang)幹(gan)擾(rao)能(neng)力(li)。非(fei)常(chang)適(shi)合(he)電(dian)源(yuan)係(xi)統(tong)、電機控製器、線性驅動器和GaN等寬帶隙功率器件驅動等應用場景。

 

 

在NSD1025之後

，納芯微還將推出600V高低邊驅動器
，以及專為GaN設計的600V高低邊驅動芯片。可為工程師在工業電源、電機驅動等應用中的抗幹擾設計，帶來更好的解決方案。

 

 

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