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

以典型的AC/DC開(kāi)關(guān)控制電源管理系統(tǒng)為例，PFC部分企業(yè)采用無(wú)橋升壓電路拓?fù)?，可選用具有一顆NSD1025同時(shí)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)兩路開(kāi)關(guān)MOSFET，LLC的原邊可用一顆半橋隔離技術(shù)驅(qū)動(dòng)發(fā)展芯片NSi6602同時(shí)通過(guò)驅(qū)動(dòng)上下橋臂MOSFET，副邊用一顆NSD1025驅(qū)動(dòng)全波同步整流MOSFET。選用經(jīng)濟(jì)高速高可靠性的驅(qū)動(dòng)IC，可以提供幫助學(xué)生電源設(shè)計(jì)系統(tǒng)能夠提升工作效率和功率電子密度。

由于一個(gè)開(kāi)關(guān)控制電源可以經(jīng)常使用需要硬開(kāi)關(guān)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)大功率負(fù)載，在硬開(kāi)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(huì)對(duì)創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)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(huì)造成驅(qū)動(dòng)器輸入端等效出現(xiàn)負(fù)電壓，因?yàn)楣緝?nèi)部等效體二極管，大多數(shù)柵極驅(qū)動(dòng)器能夠提高承受能力一定的負(fù)壓脈沖。然而，亦有必要條件采取有效預(yù)防管理措施，以防止驅(qū)動(dòng)器輸入端的過(guò)沖和欠壓尖峰過(guò)大，而對(duì)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)芯片造成嚴(yán)重?fù)p壞，或產(chǎn)生誤動(dòng)作。

驅(qū)動(dòng)輸入端負(fù)壓尖峰形成的原因

仍然以 PFC 拓?fù)錇槔?，在控制芯片和電?MOSFET 之間使用低端驅(qū)動(dòng)程序，以幫助減少切換損失，并為 MOSFET 提供足夠的驅(qū)動(dòng)器電流，以穿越米勒平臺(tái)區(qū)域以快速打開(kāi)。當(dāng)切換MOSFET時(shí)，會(huì)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(fù)電壓尖峰，使用Vn s Lss s di/dt公式進(jìn)行估計(jì)。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(fù)電壓與寄生電感和電流的變化率成正比。

另一種常見(jiàn)的情況下，輸入負(fù)電壓發(fā)生是相關(guān)的電流采樣的 mosfet。為了實(shí)現(xiàn)更精確的控制，有時(shí)在功率 mosfet 和大地之間連接一個(gè)采樣電阻。該采樣電阻用于檢測(cè)流過(guò) 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(dòng)回路足夠小，驅(qū)動(dòng)器的 gnd 引腳連接到 mosfet 的源，控制芯片的 gnd 連接到實(shí)際的接地平面，這樣就在驅(qū)動(dòng)器的 gnd 和控制芯片的 gnd 之間產(chǎn)生了一個(gè)偏置電壓，所以控制芯片在低電平的輸出相對(duì)于驅(qū)動(dòng)器的輸入有一個(gè)負(fù)偏置電壓。

如何應(yīng)對(duì)輸入端負(fù)壓

對(duì)于寄生電感引起的輸入瞬間負(fù)壓，一般有三種應(yīng)對(duì)方案。首先，可以通過(guò)減小開(kāi)關(guān)速度來(lái)降低影響，減小開(kāi)關(guān)速度能降低電流變化速率di/dt，瞬間負(fù)壓幅度也就會(huì)下降。但這樣處理有副作用，降低開(kāi)關(guān)速度就會(huì)增加轉(zhuǎn)換時(shí)間，所以會(huì)增加開(kāi)關(guān)損耗，而在一些應(yīng)用中如果對(duì)響應(yīng)時(shí)間有要求，降低開(kāi)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(fù)壓峰值，這是一個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中常見(jiàn)的方法，但需要通過(guò)硬件工程師有非常具有豐富的設(shè)計(jì)工作經(jīng)驗(yàn)，而在一些問(wèn)題設(shè)計(jì)發(fā)展條件限制下，也可能導(dǎo)致無(wú)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(qiáng)的器件，比如新型同相雙通道高速柵極驅(qū)動(dòng)器NSD1025。

經(jīng)驗(yàn)豐富的工程師通常同時(shí)考慮三種免疫選項(xiàng)，然后施加限制以實(shí)現(xiàn)最佳選擇。然而，防干擾裝置的選擇，無(wú)疑會(huì)給整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)帶來(lái)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(jì)的第一步。

除了承受負(fù)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(jī)控制器，線性驅(qū)動(dòng)器，和寬帶隙功率設(shè)備驅(qū)動(dòng)器。

在 nsd1025之后，nano 芯片還將推出600v 高低邊緣驅(qū)動(dòng)器，以及為 gan 設(shè)計(jì)的600v 高低邊緣驅(qū)動(dòng)器芯片。為工業(yè)電源和電機(jī)驅(qū)動(dòng)應(yīng)用中的抗干擾設(shè)計(jì)提供了更好的解決方案。
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