【導讀】隨著新能源時代的到來，車載充電機（OBC）以及光伏逆變器（PV inverter）等新能源應用帶來了數字控製開關電源的高速發展。

zaikaiguandianyuandezuchengzhong
，zhajiqudongqizuoweilianjiekongzhijiyugonglvjideqiaoliang，duixitongdezhengchangyunxingzhiguanzhongyao。zaixinnengyuanqicheshichang，youqishiguanhurenshenanquandechezaichongdianqiyingyongzhong，duizhajiqudongqidekekaoxingdeyaoqiuyuelaiyuegao。benwenyidicequdongqiweili，liejuchuzaizhajiqudongqideqianzaishixiaofengxianyijiduiyingdeshejizhinan
，yibiantigaozhajiqudongqidekekaoxing。

同時本文也介紹了TI最新推出的 UCC27624是雙路低側柵極驅動器，，低至-10V輸入端口負壓承受能力以及強大的抗電流反灌能力，使得該芯片適合高噪聲和輔助供電變壓器驅動的應用場景;具有5A的驅動能力和最大30V的驅動電壓，高速低延遲的開關特性。能有效驅動金屬氧化物半導體場效應管（MOSFET）和絕緣柵雙極型晶體管 (IGBT)等功率開關 。

在UCC27524A-Q1的應用案例中，通常會有兩種失效現象：

1. 芯片外圍引腳無開短路和阻抗異常現象，但是OUTA
、OUTB無輸出；

2. 芯片輸出引腳OUTA或OUTB出現對地

、VDD供電短路或者阻抗偏低；

shixiaofenxijieguotongchanghuixianshixinpianneibuluojidianluhuozheshishuchugonglvjisunhuai，erzhexiesunhuaideyuanyinwangwangzhixiangwaibuyingyongdianlusheji。xiamianbenwenzhenduijizhongchangjiandeyinqishixiaodeyuanyinjinxingshuomingbinggeichuyingduicelve：

UCC27524A-Q1內部框圖

VDD noise and pulse

如前所述，UCC27524A-Q1具有高驅動能力以及高速的開關特性。因此，在功率開關管導通以及關斷的瞬態過程中，會在VDD偏執電壓供電回路產生較高di/dt
，進而耦合線路中的寄生電感

，產生電壓脈衝。如果電壓脈衝過高
，則可能造成芯片損壞。

另一方麵，VDD 經內部LDO給芯片內部電路供電。當VDD的電源噪聲過大， 則容易把噪聲傳導到內部電路
，比如邏輯控製電路，從而引發電流尖峰
，造成內部電路功耗以及應力增加，長期工作則容易損壞。

針對以上兩個問題
，可通過以下方式得到更幹淨的電源軌：

1. 盡可能靠近VDD引腳放置電容
，以減小線路寄生電感；

2. VDD引腳需要兩種電容，一方麵需要容值稍大的電容（比如1uF），wendingdianyatongshigeiqudongxinpiantigongnengliang。lingyifangmian
，kaolvdaodianrongdepinlvtexing
，darongzhidianrongyouyucaizhiyijifengzhuangdaxiaodengyuanyin，zaigaopinchufanerchengxiandianganshuxing。yincilingwaihaixuyaoxiaorongzhixiaofengzhuangdetiepiantaocidianrong（比如1uF），用於濾除高頻噪聲，而且小容值電容應更靠近VDD引腳。

Input negative voltage pulse

驅動輸入PWM信號通常由PWM控製器或者MCU提ti供gong，而er這zhe些xie器qi件jian由you於yu係xi統tong限xian製zhi
，可ke能neng遠yuan離li驅qu動dong芯xin片pian。另ling一yi方fang麵mian，驅qu動dong與yu功gong率lv管guan的de放fang置zhi也ye存cun在zai類lei似si問wen題ti，因yin此ci功gong率lv地di

，驅qu動dong地di以yi及ji控kong製zhi地di之zhi間jian都dou存cun在zai一yi定ding寄ji生sheng電dian感gan。而er隨sui著zhe開kai關guan電dian源yuan功gong率lv以yi及ji開kai關guan速su度du的de提ti升sheng，di/dt也ye隨sui之zhi迅xun速su提ti升sheng，耦ou合he前qian述shu的de寄ji生sheng電dian感gan
，則ze不bu同tong地di之zhi間jian的de電dian平ping會hui有you瞬shun態tai正zheng負fu壓ya脈mai衝chong。其qi中zhong，驅qu動dong輸shu入ru信xin號hao疊die加jia這zhe種zhong地di平ping麵mian脈mai衝chong後hou，可ke能neng有you超chao過guo輸shu入ru引yin腳jiao耐nai壓ya的de尖jian峰feng
，從cong而er損sun壞huai驅qu動dong芯xin片pian的de輸shu入ru級ji。

針對這個問題
，可通過以下方法優化設計：

1. 增大驅動電阻，從而降低開關速度，減小功功率級di/dt值。但這種方法增加了開關損耗，尤其隨著功率級開關頻率的提升，開關損耗占整機功耗比例越發顯著
，因此需要權衡係統需求設計；

2. 優化layout，盡可能把驅動，功率管以及控製器靠近放置

，減小寄生電感
；

3. 在驅動輸入引腳增加輸入RC低通濾波網絡
，濾除相關高頻噪聲。選擇合適的時間常數，減小輸入波形畸變同時盡可能衰減目標頻率的噪聲。

OUTx voltage pulse

和前述輸入級風險類似，驅動芯片輸出級由於線路寄生電感以及高速的驅動電流瞬態過程，OUTx 引腳處會有正負壓脈衝。幸運的是，驅動芯片輸出級的內置mosfet體二極管可以在電壓脈衝產生時把能量續流到地或者VDD
，congeryidingchengduzengqiangleshuchujidedianyamaichongchengshounengli。danshikaolvdaotierjiguandedaotongyajiangjiaoda
，sunhaojiaogao。yanzhongdedianyamaichongrengranyoujiangdixinpianshouming，shenzhisunhuaixinpiandefengxian。

針對這個問題，可通過以下方法優化設計：

1. 類似前述問題
，優化layout，OUTx 引腳靠近功率開關的柵極放置從而減小寄生電感；

2. 選擇合適的鉗位二極管，並把它靠近放置在OUTx引腳，以便吸收脈衝能量，降低內部體二極管的損耗；

3. 在OUTx 引腳增加合適的磁珠，吸收高頻尖峰能量。

UCC27624

按照以上建議對低側柵極驅動芯片進行設計，可以大大提高電路工作的可靠性。同時，考慮到SiC MOSFET等deng寬kuan禁jin帶dai開kai關guan器qi件jian的de普pu及ji，在zai此ci類lei應ying用yong中zhong，驅qu動dong電dian壓ya以yi及ji開kai關guan頻pin率lv提ti高gao，功gong率lv管guan對dui寄ji生sheng參can數shu更geng加jia敏min感gan。為wei了le覆fu蓋gai這zhe種zhong更geng惡e劣lie的de應ying用yong場chang景jing，簡jian化hua係xi統tong設she計ji，TI推出的新一代低側柵極驅動芯片UCC27624針對以上提到的風險點
，作出了相應優化

，大大提升了芯片的魯棒性：

1. 高達30V的VDD最大耐壓值，提升了安全裕度；

2. 提高了內部LDO的噪聲抑製能力，從而提升了芯片在噪聲環境中的魯棒性
；

3. 低至-10V的輸入耐壓能力；

4. 更寬的輸出電壓脈衝承受能力，以及-5A的反向脈衝電流承受能力。

總結          

本ben文wen分fen析xi了le低di側ce柵zha極ji驅qu動dong器qi輸shu入ru，輸shu出chu以yi及ji供gong電dian級ji可ke能neng遇yu到dao的de風feng險xian，並bing分fen別bie提ti出chu相xiang應ying優you化hua措cuo施shi
，提ti高gao係xi統tong在zai日ri益yi惡e劣lie的de工gong況kuang中zhong運yun行xing的de可ke靠kao性xing。另ling外wai，本ben文wen還hai介jie紹shao了leTI 新一代柵極驅動器UCC27624針對這些風險作出的改進。有助於工程師設計出魯棒性更強的係統。

參考文獻

How to overcome negative voltage transients on low-side gate drivers' inputs

來源：TI，作者： Terry Liang

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