本文主要闡述了在電力電子電路應(yīng)用中，為什么需要驅(qū)動(dòng)芯片并聯(lián)使用，芯片能夠并聯(lián)使用應(yīng)具備什么特征，以及驅(qū)動(dòng)芯片并聯(lián)使用應(yīng)注意的問題點(diǎn)。

01

驅(qū)動(dòng)芯片與功率管的配合

功率器件在工業(yè)、能源、汽車等應(yīng)用中被廣泛的使用以實(shí)現(xiàn)各種的功率變換，同時(shí)隨著社會(huì)的迅速發(fā)展，功率變換的功率等級(jí)也越來越高。在大功率的功率因數(shù)校正電路 （PFC），低壓大電流的同步整流電路中, 往往需要多個(gè)功率管并聯(lián)以滿足電路功率輸出的需求。

多個(gè)功率管并聯(lián)，導(dǎo)致功率管的QGC，QGE變大，若選用驅(qū)動(dòng)芯片的驅(qū)動(dòng)電流較小，則功率管開通時(shí)間很長，此時(shí)會(huì)導(dǎo)致功率管損耗很大，發(fā)熱嚴(yán)重。驅(qū)動(dòng)輸出進(jìn)行并聯(lián)來驅(qū)動(dòng)功率管是一種解決方案。

02

驅(qū)動(dòng)芯片并聯(lián)使用

如上述所，當(dāng)功率管的門極電荷比較大，而驅(qū)動(dòng)芯片能力不足時(shí)，為了選擇合適的開關(guān)速度和性能，需要將驅(qū)動(dòng)芯片輸出端并聯(lián)使用。

但驅(qū)動(dòng)芯片并聯(lián)時(shí)，對(duì)驅(qū)動(dòng)芯片要求較高，并不是所有的驅(qū)動(dòng)芯片都適合并聯(lián)使用。

圖1.顯示了驅(qū)動(dòng)芯片并聯(lián)使用時(shí)的示意圖。由于是并聯(lián)使用，要求內(nèi)部的MOSFET M1與M3，M2與M4同時(shí)開通，同時(shí)關(guān)斷，否則OUTA與OUTB之間必然存在電位差，導(dǎo)致M1與M4或者M(jìn)2與M3同時(shí)導(dǎo)通，從而導(dǎo)致共通的現(xiàn)象而損壞驅(qū)動(dòng)芯片。

圖 1. 驅(qū)動(dòng)芯片并聯(lián)使用示意圖

因此，在驅(qū)動(dòng)芯片并聯(lián)的應(yīng)用中需要特別關(guān)注以下幾點(diǎn)：

（1）驅(qū)動(dòng)芯片本身的對(duì)稱問題。兩個(gè)驅(qū)動(dòng)通道的參數(shù)要一致，每路驅(qū)動(dòng)的輸入到輸出的延時(shí)、輸入的翻轉(zhuǎn)電平以及輸出的上升、下降時(shí)間要一致。

（2）兩路輸入信號(hào)的短接點(diǎn)要盡量靠近芯片的管腳，并且輸入信號(hào)要有快速的dv/dt。

（3）芯片的外圍應(yīng)用電路上，可以在外部增加一個(gè)電阻，用來限制直通電流。

下面以SLM27524芯片為例來說明驅(qū)動(dòng)并聯(lián)應(yīng)用中要注意的一些問題。

03

驅(qū)動(dòng)芯片的一致性

驅(qū)動(dòng)芯片并聯(lián)對(duì)芯片本身的一致性是有要求的，如果兩路驅(qū)動(dòng)的一致性不好，在并聯(lián)時(shí)會(huì)導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)芯片的損壞。SLM27524在設(shè)計(jì)的時(shí)候已經(jīng)考慮了這種并聯(lián)應(yīng)用的需求，因此在兩路驅(qū)動(dòng)的延時(shí)上做了比較好的匹配。

圖2和圖3顯示了SLM27524在給同一個(gè)輸入信號(hào)時(shí)，兩路驅(qū)動(dòng)輸出在開通、關(guān)斷時(shí)的波形。從波形測試上看，SLM27524的兩路驅(qū)動(dòng)在開通延時(shí)、關(guān)斷延時(shí)、上升時(shí)間和下降時(shí)間上都有很好的一致性。

圖 2. SLM27524通道開通時(shí)的波形

CH1: 驅(qū)動(dòng)輸人IN 丨 CH2: 驅(qū)動(dòng)輸出OUTA

CH3: 驅(qū)動(dòng)輸出OUTB

圖 3. SLM27524通道關(guān)斷時(shí)的波形

CH1: 驅(qū)動(dòng)輸人IN 丨 CH2: 驅(qū)動(dòng)輸出OUTA

CH3: 驅(qū)動(dòng)輸出OUTB

圖4顯示了SLM27524兩個(gè)通道的輸入閾值。從測試的波形上看，兩個(gè)通道的輸入閾值是一致的。

圖 4. SLM27524 輸入閾值門限波形

CH1: 驅(qū)動(dòng)輸人IN 丨 CH2: 驅(qū)動(dòng)輸出OUTA

CH4: 驅(qū)動(dòng)輸出OUTB

為了驗(yàn)證SLM27524兩個(gè)通道直接并聯(lián)應(yīng)用的有效性，人為在兩路輸入信號(hào)上加入延時(shí)，并按下圖5進(jìn)行試驗(yàn)。當(dāng)改變電阻RA、RB的阻值時(shí)，就改變了通道A、B之間的輸入時(shí)間差。

圖6到圖9顯示了通道A和通道B在不同的輸入延時(shí)情況下的輸出波形。

在一定輸入延時(shí)差范圍內(nèi)，無論是INA超前還是滯后INB，芯片直接并聯(lián)仍然正常輸出波形。這說明SLM27524具有較強(qiáng)的魯棒性，能夠容忍一定程度的輸入信號(hào)延時(shí)差。

圖 5. SLM27524并聯(lián)魯棒試驗(yàn)電路

圖 6. SLM27524 INA超前INB 3.9ns并聯(lián)波形

CH1: 驅(qū)動(dòng)輸人INA 丨 CH2: 驅(qū)動(dòng)輸入INB

CH4：驅(qū)動(dòng)輸出OUT

圖 7. SLM27524 INA超前INB 4.6ns并聯(lián)波形

CH1: 驅(qū)動(dòng)輸人INA 丨 CH2: 驅(qū)動(dòng)輸入INB

CH4：驅(qū)動(dòng)輸出OUT

圖 8. SLM27524 INA滯后INB 1.8ns并聯(lián)波形

CH1: 驅(qū)動(dòng)輸人INA 丨 CH2: 驅(qū)動(dòng)輸入INB

CH4：驅(qū)動(dòng)輸出OUT

圖 9. SLM27524 INA滯后INB 2.8ns并聯(lián)波形

CH1: 驅(qū)動(dòng)輸人INA 丨 CH2: 驅(qū)動(dòng)輸入INB

CH4：驅(qū)動(dòng)輸出OUT

04

驅(qū)動(dòng)芯片并聯(lián)應(yīng)用技巧

在驅(qū)動(dòng)芯片并聯(lián)時(shí)，外部的一些應(yīng)用條件和應(yīng)用技巧也同樣的重要。

首先，對(duì)于輸入信號(hào)的處理，在PCB上應(yīng)盡量靠近芯片管腳處進(jìn)行并聯(lián)。如果離芯片管腳距離較遠(yuǎn)處并聯(lián)后再分開到各個(gè)輸入管腳，那就容易存在PCB走線上的延時(shí)誤差。

其次，輸入通道的門限閾值不完全一致時(shí)，會(huì)導(dǎo)致輸出延時(shí)不一樣。為了降低此影響，需增強(qiáng)輸入信號(hào)的上升下降速度。在使用SLM27524時(shí),推薦輸入信號(hào)變化速度不低于50V/us.

圖 10. SLM27524 47V/us上升波形

CH1: 驅(qū)動(dòng)輸人IN 丨 CH2：驅(qū)動(dòng)輸出OUT

圖 11. SLM27524 47V/us下降波形

CH1: 驅(qū)動(dòng)輸人IN 丨 CH2：驅(qū)動(dòng)輸出OUT

最后，為了更好的使芯片在應(yīng)用端使用，推薦在輸出端之間串聯(lián)電阻后再進(jìn)行并聯(lián)，按如圖12所示。如果需要OUTA，OUTB進(jìn)行直接并聯(lián)，則R1=R2=0。另外可以調(diào)整R1，R2參數(shù)，限制直通時(shí)電流值，保護(hù)驅(qū)動(dòng)控制芯片。圖13與圖14顯示了INA，INB之間有17.8ns的延時(shí)，如果OUTA，OUTB直接并聯(lián)，芯片可能會(huì)燒毀，但OUTA，OUTB之間串接5.1Ω電阻，此時(shí)能夠保證芯片正常工作而不損壞。

圖 12. 芯片輸出端增加輸出電阻

圖 13. SLM27524 INA滯后INB

且OUTA與OUTB串接5.1Ω并聯(lián)波形

CH1: 輸人INA 丨 CH2: 輸入INB

CH3:輸出OUTA 丨 CH4:輸出OUTB

圖 14. SLM27524 INA超前INB

且OUTA與OUTB串接5.1Ω并聯(lián)波形

CH1: 輸人INA 丨 CH2: 輸入INB

CH3：輸出OUTA 丨 CH4:輸出OUTB

05

測試總結(jié)

綜上所述，在采用驅(qū)動(dòng)芯片并聯(lián)去驅(qū)動(dòng)功率管的應(yīng)用中，除了注意PCB布線布局外，對(duì)芯片對(duì)稱性有較高要求；另外增大輸入信號(hào)變化斜率以及在芯片輸出端串接電阻，可以增強(qiáng)輸出并聯(lián)的可靠性。

審核編輯：劉清