【導讀】D類音頻功率放大器的市場需求每年以約50%的速度增長，以高性能設備為目標應用。D類音頻放大器的高能效和低熱性等特點支持輕薄時尚的產(chǎn)品設計，大功率電源還可節(jié)省成本。D類放大器滿足小尺寸、低功耗、高音頻輸出的市場主流需求，從而成為音頻類產(chǎn)品的中堅力量。
在高功率應用中，通常需要專用驅動器來驅動功率晶體管，不使用專用驅動器一般都會導致電路功耗過高。大多數(shù)功率MOSFET和IGBT由柵極驅動器IC驅動，尤其是IGBT，幾乎所有功率級別的IGBT都需要柵極驅動器。給功率管增加驅動的方式分為非隔離驅動和隔離驅動。一般來說，在驅動的大小上隔離驅動會比非隔離驅動大得多。
因為非隔離驅動模塊整體都在同一硅片上，耐壓極限會很有限，大多數(shù)非隔離驅動器的工作電壓都不超過700伏。而隔離驅動能繞過硅工藝極限，滿足高耐壓需求，承受10kV以上的浪涌電壓。所以隔離柵極驅動成為了高功率應用中的首選。一般來說普通的功能隔離和基本隔離會提供基本的單級電氣隔離和放觸保護，而增強型隔離會大幅提高工作電壓，拓寬電氣間隙。
UCC21530隔離柵極驅動
UCC21530是TI雙通道隔離柵極驅動中很有代表性的一個系列，在實現(xiàn)高效率和高功率密度上被普遍認為是很不錯的選擇。
（UCC21530，TI）
UCC21530在開關參數(shù)上有很明顯的優(yōu)勢，19ns典型傳播延遲，10ns最小脈沖寬度，5ns最大延遲匹配度，5ns最大脈寬失真度。這樣的延遲，還沒有別家能做到，妥妥的世界頂尖水平。
在隔離上，UCC21530在輸入側通過一個5.7kVRMS增強型隔離層與兩個輸出驅動器隔離。對于任何隔離器件，共模瞬態(tài)抗擾度都是衡量其隔離性能的重要指標之一。UCC21530的共模瞬態(tài)抗擾度最小值都在100V/ns水平上，這種級別的隔離性能在任何隔離器件中都是絕對的標桿。
在隔離器件普遍擁有更久的使用壽命外，UCC21530浪涌抗擾度高達 12.8kVPK，兩個次級側驅動器之間的內(nèi)部功能隔離支持高達1850V的工作電壓。同時該在工作時會抑制短于5ns的輸入脈沖和噪聲瞬態(tài)。從性能上看該系列將隔離柵極驅動的優(yōu)勢顯露無遺。
ADUM4221隔離柵極驅動
ADI的ADUM4221采用了旗下獨有的iCoupler隔離技術，結合高速CMOS和單片變壓器技術，在不犧牲共模瞬變抗擾度性能的情況下，實現(xiàn)超低傳播延遲。
（ADUM4221，ADI）
ADUM4221為了做到44ns的最大傳播延遲，并沒有犧牲高達150 kV/μs的高共模瞬變抗擾度。得益于iCoupler隔離技術，ADUM4221獨立且隔離的高端和低端輸出兼?zhèn)涿}沖變壓器和柵極驅動器特點。
與UCC21530同樣有著5.7kVRMS增強型隔離層，ADUM4221額外內(nèi)置了重疊保護，并允許調整死區(qū)時間。死區(qū)時間引腳和GND1引腳之間的單電阻設置了高側和低側輸出的次級側死區(qū)時間。
ADUM4221多種有效的內(nèi)部保護功能是其在iCoupler隔離技術之外的優(yōu)勢，用絕對可靠的控制來配置IGBT與MOSFET，實現(xiàn)柵極驅動簡單的壓擺率控制。
STGAP隔離柵極驅動
ST的STGAP隔離柵極系列并沒有像上述兩個系列采用增強型隔離，只是采用了相對簡單的電流隔離。在此類普通隔離的柵極驅動中，STGAP系列表現(xiàn)出的性能還是足夠優(yōu)秀的。
（STGAP2D，ST）
從STGAP2D這款相對簡單的電流隔離雙通道柵極驅動器來說，它是將柵極驅動通道與低壓控制和接口電路部分進行了隔離，STGAP2D的特點是4 A電流能力和軌對軌輸出，這也讓該設備也適用于高功率應用。
STGAP2D系統(tǒng)的整體輸入輸出傳播延遲在80 ns左右，在普通隔離類型的柵極驅動中屬于較低的傳播延遲。100 V /ns共模瞬變抗擾度絕對是一流的。除此之外，該器件還集成了專用的SD，制動pin，UVLO和熱關機，圍繞器件安全盡可能提高系統(tǒng)可靠。
小結
越來越多的家用電器，電動汽車已經(jīng)應用上了專用的功率半導體器件，這些功率器件也逐漸青睞選擇隔離驅動以增強性能。同時這些主流的隔離柵極驅動都有著相當高的集成度，在成本和功耗上也十分符合現(xiàn)在功率器件應用的發(fā)展趨勢。
（來源：電子發(fā)燒友，作者：李寧遠）
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