CMOS隔离栅极驱动器是怎么强化供电系统的？

　　绿色标准为电源设计者交付更为节能、经济、小型且更具稳定性的电源系统带来了挑战。直流-交流电源和隔离直流-直流电源中的一个重要环节便是隔离栅极驱动器。这些趋势推动了对更高电源效率和更深入的隔离设备集成的需求。
　　基于光耦合器的解决方案和栅极驱动变压器多年来一直是开关模式电源（SMPS）系统的主体，然而，基于RF技术与主流CMOS的、完全集成的隔离栅极驱动器产品可提供更可靠、小型、节能的解决方案。

受到警告

　　栅极驱动器解决方案选项
　　光电耦合器
　　虽然光电耦合器经常被用于反馈隔离，但其传播时延性能不够快，不能实现同步MOSFET栅极驱动隔离电路的全部益处。
　　可以使用更快时延规格的光电耦合器，但往往较为昂贵，且仍显示出在成本较低的光电耦合器中所发现的一些相同的性能和可靠性问题。这包括由具有高内部耦合电容的单端体系结构引起的在过温、老化时的不稳定操作特性和高的共模瞬态电流（CMTI）。此外，光电耦合器中常见的基于砷化镓的工艺技术带来了一种内在的耗损机制（“光输出”或LOP），导致LED随着时间会有光衰。
　　栅极驱动变压器
　　考虑到以上因素，栅极驱动变压器成为一种更受欢迎的提供隔离栅极驱动的方法。栅极驱动变压器是一种优于光电耦合器的微型环形变压器，具有更短的时延。
　　它比光电耦合器快，但不能传播直流电平或低频率交流信号。
　　它仅能使有限电压-时间产品跨越隔离边界，从而限制开启时间（tON）和占空比范围。
　　同时，在每个开启周期之后，必须将这些变压器复位，以防止内核饱和，因此需要外部电路。最后，基于变压器的设计较为低效，具有较高的EMI，并占据过多的电路板空间。

　　最优隔离栅极驱动器解决方案
　　基于CMOS的隔离栅极驱动器
　　幸运的是，现在已有相对栅极驱动变压器和光电耦合器更好的备选方案。基于CMOS的隔离技术的进步使得可提供卓越性能、电源效率、集成和可靠性的隔离栅极驱动解决方案成为可能。
　　例如Silicon Labs的Si823x ISOdriver隔离栅极驱动器产品系列结合了隔离技术与栅极驱动电路，可为MOSFET和绝缘栅双极型晶体管（IGBT）的应用提供集成、低延时的隔离驱动器解决方案。
　　ISOdriver隔离栅极驱动器解决方案
　　Si823x ISOdriver产品具有三种基本配置（参见图2），如下：
　　1）每个输出均有单独控制输入的高侧和低侧隔离驱动器；
　　2）具有单PWM输入的高侧和低侧隔离驱动器；
　　3）双隔离驱动器。
　　Si823x ISOdriver产品系列支持0.5A和4.0A的峰值输出驱动器选项，并具有1kV、2.5kV和5kV的额定隔离。高侧/低侧版本具有内置的重叠保护和可调节的死区时间发生器（双ISOdriver版本不包含重叠保护或死区时间发生器）。因此，双ISOdriver可作为双低侧、双高侧或高侧/低侧隔离驱动器使用。
　　这些芯片具有三个独立晶片（参见图 3），可使每个驱动器通道均与其他通道以及输入侧隔离。这将允许高侧和低侧通道的极性反转，且不出现闩锁或其他损害。
　　
　　图2：ISOdriver产品系列。
　　DT CONTROL & OVERLAP PROTECTION：死区时间控制和重叠保护
　　ISOLATION：隔离
　　HS/LS Two Wire Input ISOdriver：高侧/低侧双线输入隔离驱动器
　　Two-Wire Input High-Side/Low-Side：双线输入高侧/低侧隔离驱动器
　　STEERING LOGIC & DT CONTROL：控制逻辑和死区时间控制
　　HS/LS PWM Input ISOdriver：高侧/低侧PWM输入隔离驱动器
　　One-Wire Input High-Side/Low-Side：单线输入高侧/低侧隔离驱动器
　　Dual ISOdriver：双ISOdriver
　　例如，高侧驱动器（GNDA）可能在100V共模电压上运行，而相邻驱动器（GNDB）可能在200V共模电压上运行。这两种共模电压可以在不造成损害或扰乱驱动器的情况下反转（即GNDA=200V，GNDB=100V）。该功能使得ISOdriver在具有快速变换共模电压的系统中，或当输入为双极电源时十分有用。
　　
　　图3：解封装的三晶片ISOdriver。