业界最小栅极驱动器以“智”取胜

一款智能电源模组需要在封装中集成控制、保护、栅极驱动器和功率切换器件，以满足紧凑、高效要求，以及特定应用的电源管理需求。目前，两个主要的解决方案是智能电源模组(IPM)和即插即用栅极驱动器板。

为了满足新一代应用设备对于低功耗的要求，德州仪器推出两款新型器件——DRV832x无刷直流(BLDC)栅极驱动器和CSD88584/99 NexFET™电源模块，来减小电机驱动应用的尺寸和重量。

传统vs智能，栅极驱动器改变了多少?

对于传统的栅极驱动器，工程师必须设计栅极驱动器和外部MOSFET之间的接口电路，这就包括电阻、二极管，甚至还需要电容。在一般情况下，分立被动元器件的数量为每个MOSFET 2-4个，因而，在三相无刷系统中就有12-24个器件。这么多器件同时出现在一个电路板中，就需要MOSFET参数来配置栅极驱动器电路，需要一些专业技术和电路板上调整。

而DRV832x BLDC栅极驱动器则采用智能栅极驱动架构，省去传统架构中用于设置栅极驱动电流的24个部件，降低了工程师在设计产品时的难度。“智能栅极驱动器不仅仅是分立器件的简单集成，与传统技术相比，该技术的栅极驱动器更能为系统提供更高级别的保护。” 德州仪器(TI)模拟电机驱动器产品市场工程师Matthew Hein表示，而下述三大功能，更是说明了DRV832xBLDC栅极驱动器到底“智”在了何处。

首先，智能栅极驱动具有主动报告错误功能，即如果任何MOSFET不能导通(如，MOSFET栅极短路)，将会通过FAULT信号报告问题。

其次是闭环死区时间：传统的栅极驱动器需要调整死区时间，以确保高边和低边MOSFET不会同时导通(这将导致直通和损坏)。而智能栅极驱动器实际上保证了MOSFET之间的最小死区时间，从而防止直通。智能栅极驱动技术通过允许经由智能栅极驱动器设置栅极驱动电流来简化整个过程。使设计人员能够轻松调整场效应晶体管(FET)开关，从而优化功耗和电磁兼容性。

第三个堪称“智能”的功能是dV / dt保护或称为“强下拉”。当高边MOSFET导通时，智能栅极驱动器自动下拉低边MOSFET的栅极。在传统的系统中，设计人员必须自行确保没有可使低边MOSFET导通的负耦合。而智能栅极驱动器具有强下拉功能，无需额外设计工作即可实现该保护。

与新款电源模块更搭配

同时，TI 还推出了两款电源模块——CSD88584/99 NexFET™，来与智能栅极驱动器搭配使用。CSD88584Q5DC和CSD88599Q5DC电源模块利用独特的堆叠式晶片封装结构的两个FET，使功率密度提高一倍，并最大限度地减少并联FET中典型的FET电阻和寄生电感。除此以外，CSD88584Q5DC和CSD88599Q5DC电源模块也能在Brett中循环中提供帮助。

当两者结合使用时，DRV832x无刷直流(BLDC)栅极驱动器和CSD88584/99 NexFET™电源模块只需占用511 mm2的电路板空间，仅为其他同类解决方案的一半。新款产品的结合使用使得电路板尺寸更小、电路更易于调整。能够广泛地使用在电动工具、集成电机模块、吸尘器、无人机、机器人等应用中。

德州仪器(TI)模拟电机驱动器产品市场工程师Matthew Hein说：“除TI提供的18V BLDC电机参考设计外，DRV832x系列还支持高达60V的操作，这意味着它适用于12V至36V的电池组，或高达48V的稳压电源。CSD88584Q5DC支持高达40V的操作(12V-24V电池)，而CSD88599Q5DC支持高达60V的操作(12-36V电池)。”

CSD88584 / 99与DRV832x器件结合使用的优势

功率密度最大化：该组合解决方案可提供700 W的电机功率，无需散热器，可提供比传统解决方案高50%的电流，且不增加占用空间。

高峰值电流：如18伏BLDC参考设计所示，智能栅极驱动器和电源模块能够驱动高达160 A的峰值电流超过1秒钟。

最佳的系统保护：该组合解决方案可实现更短的走线长度，可有效防止意外的FET导通，同时还提供欠压、过流和过热保护。

卓越的热性能：CSD88584Q5DC和CSD88599Q5DC电源模块采用TI的DualCool™散热强化型封装，可使设计人员将散热片应用于设备顶部，以降低热阻抗，增加耗散功率，以维持电路板和终端应用的安全工作温度。

干净的切换：电源模块的开关节点夹可帮助消除高侧和低侧FET之间的寄生电感。此外，DRV832x栅极驱动器的无源组件集成可最大限度地减少电路板走线。