兼容MOSFET、IGBT和SiC器件的全新隔离式栅极驱动器实现更快动态响应

为了满足工业自动化与控制行业向下一代升级和电机驱动与能源存储运输系统中能源效率的阶梯式增长的需求，德州仪器（TI）推出适用于高压应用的隔离式栅极驱动器UCC21520。

据TI亚太区模拟产品汽车方案业务拓展总监吴渭强介绍，UCC21520的最大特色是快，其传播延迟仅19ns，通道至通道延迟匹配不足5ns，是目前行业最高水平。凭借这一优势，UCC21520带来了更高的开关频率、功率密度，从而能实现更高效率。

图： TI亚太区模拟产品汽车方案业务拓展总监吴渭强

除此之外，吴渭强介绍了UCC21520在以下几方面的优势。

UCC21520功率密度更高，尺寸更小。UCC21520的4A源电流与6A灌电流使得高频开关电源应用1.8nF负载上升时间和下降时间加快为6ns和7ns，从而降低开关损耗。吴渭强表示，在一个功率设计中，散热系统的尺寸是最大的，假如可以使功率管更有效率地开/关，它的损耗将显著减小。损耗小，一方面使能源效率得以提升，另一方面可以减小体积，体积的减小意味着功率密度的提升。以往的功率管主要是MOS管和IGBT，现在大家开始关注新材料SiC（碳化硅）。SiC器件的特色是开关时间更快，让系统实现更高的频率，同时还可以减小整个散热部分的尺寸。UCC21520可以同时搭配MOS管、IGBT和最新的碳化硅方案。

吴渭强强调，6ns的上升时间是基于1.8nF电容给出的。市场现有驱动器参数中采用的电容通常只有几百pF，相比而言，1.8nF这是一个非常大的电容，UCC21520能够在大电容条件下实现高速驱动，使整个开关过程中功率的损耗降到最低，是非常重要的突破。

UCC21520提供了顶级的隔离可靠性。UCC21520的浪涌防护经测试高达12.8kV，噪声抗扰度超过100V/ns，能够防止数据中心、工厂和其他高压环境等终端设备遇到经常遇到的状况，有效提高安全性。

此外，UCC21520还具有高度的灵活性，它具有3V至18V宽范的输入电压范围、可编程死区时间控制以及双通道和并行输出，能为设计师提供适用于多种应用的单个灵活元件。UCC21520可配置为两个低侧驱动器、两个高侧驱动器或一个死区时间 (DT) 可编程的半桥驱动器。禁用引脚在设为高电平时可同时关断两个输出，在悬空或接地时允许器件正常运行。

图：UCC21520功能框图

吴渭强告诉21ic记者，UCC21520的灵活性还体现在多个芯片可以并联使用。如果客户用在2kW至10kW的方案中，并联的机会不太大。但在非常热门的电动车等应用中，驱动高达30kW或50kW的大功率电机，系统中很可能是多个功率器件。例如IPM模块都是多组电源，有时候需要更多组的外围器件并联在一起，越多功率管并联在一起，就需要越强的驱动能力。UCC21520具有非常好的灵活性，它允许两组并联和多组并联，以实现更大的输出能力，将输出简化。这一设计验证了UCC21520生产工艺的高超技术，如果两组并联，每一组的误差都要极小，才能避免产生错误的触发。

此外，UCC21520的待机电流低至每个通道1mA，可提高用电效率，延长设备的使用寿命。除了热门的电动车应用，吴渭强认为，UCC21520在数据中心、太阳能逆变器以及电机驱动等对功率密度和鲁棒隔离要求非常高的领域中将体现出显著优势，帮助工程师实现更小、更可靠的设计。