德州仪器推出业内最快的5.7k VRMS隔离式双通道栅极驱动器

    日前，德州仪器宣布推出业内最快的5.7k VRMS隔离式双通道栅极驱动器，值得注意的是该产品是TI集成式新型栅极驱动器家族的第一款产品。因其高度的灵活性和通用兼容性，UCC21520隔离式驱动器能够广泛地用于低端、高端、高端/低端或半桥电源管理设计。UCC21520的集成元件、先进防护功能和优化的开关性能，能帮助设计师为企业、电信、汽车和工业应用创建更小、更可靠的设计。

    UCC21520为对系统防护和可靠性有高要求的高压应用而开发，可提供5.7 k VRMS的增强隔离，其浪涌抗扰度经测试高达12.8 kV，普通模式的瞬态过压抗扰度在100 V/ns以上。它拥有业内最快的19ns传播延迟，以及业内最紧密的低于5ns的通道至通道延迟匹配，UCC21520可提供高功率密度和高效率，使解决方案尺寸更小，在终端设备使用寿命内运行更可靠。

从隔离说开

    德州仪器亚太区模拟产品汽车方案业务拓展总监吴渭强说道，过去大家可能感觉只有工业应用中才需要隔离，但实际上随着技术的发展，楼宇、消费电子、电机驱动与控制、智能电网和医疗设备等都离不开隔离技术。

    而对于TI来说，瞄准的还是工业自动化领域的应用，能够进一步的提高系统整体的性能和能效指标，UCC21520因此孕育而生，UCC21520驱动器支持MOS管以及新兴的IGBT和碳化硅等。

    吴渭强特别强调，UCC21520最大特点在于其更高的耐压值，符合VDE业界最高指标的要求，此外抗干扰能力也得到了大幅提升，非常适合马达控制等高噪音环境中。第三点，UCC21520的兼容性也很强，两组驱动器适合低电流驱动器，也适合高电流驱动器，或者是高低组合，以及支持半桥方案。最后，该产品的功率密度很高。产品应用场景适合PFC或者马达控制等，适用领域包括汽车、工业、企业级电源或通信领域，甚至消费市场里的音响系统、家电系统、医疗器材或者其他一些器材的应用，都有可能应用到。

UCC21520的性能优势

    吴渭强给出了UCC21520具体的性能优势及参数指标。UCC21520栅极驱动器源电流最大为4A，反向电流6A。吴渭强表示，对于功率管来说，当开启时，需要先将电容充电，所以要很大电流冲过去，让电容在最短的时间内充满。而要关闭的时候，电容需要放电，这时需要更大的电流把电荷从功率管中摄取回来，所以无论是源电流还是反向电流都需要更快，更快也就意味着损耗更小，从而提高功率密度与减少体积。UCC21520待机电流小于1mA，也保证了系统的低功耗。

    UCC21520的开关时间为上升6ns，下降7ns。“单看这两个数字没有太大的意义，需要同时看电容的负载。TI的电容是1.8nF，其他家只有几百pF，大电容让整个开关过程的功率损耗降到最低，而与此同时，TI的特殊工艺也保证了开关速度。”吴渭强说道。

    谈到该产品的隔离指标，达到了业界顶级的12.8kV瞬间要求，抗噪声能力( CMTI )里也可以达到100V/ns。“电源外围在应用中会有很多干扰，假如有一个干扰刚好在输入输出端两个隔离层之间发生，抗干扰能力差就会影响到信号的传输。”吴渭强解释道。

    谈到UCC21520的半桥式组合应用，两个通道同时开关，可能会发生短路。所以，该IC整合了死区时间功能，当在半桥应用时，可以保证两个开关不会同时开，提高了产品的可靠性。

    另外一个特点是通用灵活性。UCC21520具有宽输入电压，供电电压范围是从3V到18V，比一般的供应商有更大的弹性和灵活性，可以直接满足DSP处理器、TTL或者CMOS输入，这可以让客户在主控和驱动器之间无需额外处理系统，简化外围设计，降低整体BOM成本和面积。

    UCC21520的输出端也提供了非常宽的应用范围，除了通用的MOS和IGBT以外，还有碳化硅。吴渭强说：“碳化硅驱动比较特殊，它需要负电压，所以不是每一个驱动器都可以驱动，而使用UCC21520后，客户更改方案后不需要重新选择驱动，使客户的工作简单并且具有弹性。”此外，UCC2520还支持并联使用，这样可以驱动更大的电流而无需更换器件。

    如图所示，UCC21520的特性图

   

    为了解决客户的使用难点，TI特别开发了一个10千瓦逆变器TI Designs解决方案，器件包括UCC21520隔离驱动器、AMC1301隔离放大器以及C2000 MCU。“参考设计和我们一般的EVM不大一样，EVM主要是给客户测试单独器件的一些功能而已，往往跟客户的实际应用还有一点距离。TI Design是基于应用层面来研发的。”