【導讀】隨著新能源時代的到來，車載充電機（OBC）以及光伏逆變器（PV inverter）等新能源應用帶來了數字控製開關電源的高速發展。

在zai開kai關guan電dian源yuan的de組zu成cheng中zhong，柵zha極ji驅qu動dong器qi作zuo為wei連lian接jie控kong製zhi級ji與yu功gong率lv級ji的de橋qiao梁liang，對dui係xi統tong的de正zheng常chang運yun行xing至zhi關guan重zhong要yao。在zai新xin能neng源yuan汽qi車che市shi場chang

，尤you其qi是shi關guan乎hu人ren身shen安an全quan的de車che載zai充chong電dian器qi應ying用yong中zhong

，對dui柵zha極ji驅qu動dong器qi的de可ke靠kao性xing的de要yao求qiu越yue來lai越yue高gao。本ben文wen以yi低di側ce驅qu動dong器qi為wei例li，列lie舉ju出chu在zai柵zha極ji驅qu動dong器qi的de潛qian在zai失shi效xiao風feng險xian以yi及ji對dui應ying的de設she計ji指zhi南nan
，以yi便bian提ti高gao柵zha極ji驅qu動dong器qi的de可ke靠kao性xing。

同時本文也介紹了TI最新推出的 UCC27624是雙路低側柵極驅動器，，低至-10V輸入端口負壓承受能力以及強大的抗電流反灌能力，使得該芯片適合高噪聲和輔助供電變壓器驅動的應用場景;具有5A的驅動能力和最大30V的驅動電壓
，高速低延遲的開關特性。能有效驅動金屬氧化物半導體場效應管（MOSFET）和絕緣柵雙極型晶體管 (IGBT)等功率開關 。

在UCC27524A-Q1的應用案例中
，通常會有兩種失效現象：

1. 芯片外圍引腳無開短路和阻抗異常現象，但是OUTA、OUTB無輸出
；

2. 芯片輸出引腳OUTA或OUTB出現對地
、VDD供電短路或者阻抗偏低；

失(shi)效(xiao)分(fen)析(xi)結(jie)果(guo)通(tong)常(chang)會(hui)顯(xian)示(shi)芯(xin)片(pian)內(nei)部(bu)邏(luo)輯(ji)電(dian)路(lu)或(huo)者(zhe)是(shi)輸(shu)出(chu)功(gong)率(lv)級(ji)損(sun)壞(huai)
，而(er)這(zhe)些(xie)損(sun)壞(huai)的(de)原(yuan)因(yin)往(wang)往(wang)指(zhi)向(xiang)外(wai)部(bu)應(ying)用(yong)電(dian)路(lu)設(she)計(ji)。下(xia)麵(mian)本(ben)文(wen)針(zhen)對(dui)幾(ji)種(zhong)常(chang)見(jian)的(de)引(yin)起(qi)失(shi)效(xiao)的(de)原(yuan)因(yin)進(jin)行(xing)說(shuo)明(ming)並(bing)給(gei)出(chu)應(ying)對(dui)策(ce)略(lve)：

UCC27524A-Q1內部框圖

VDD noise and pulse

如前所述，UCC27524A-Q1具有高驅動能力以及高速的開關特性。因此，在功率開關管導通以及關斷的瞬態過程中
，會在VDD偏執電壓供電回路產生較高di/dt，進而耦合線路中的寄生電感，產生電壓脈衝。如果電壓脈衝過高
，則可能造成芯片損壞。

另一方麵，VDD 經內部LDO給芯片內部電路供電。當VDD的電源噪聲過大， 則容易把噪聲傳導到內部電路，比如邏輯控製電路，從而引發電流尖峰
，造成內部電路功耗以及應力增加，長期工作則容易損壞。

針對以上兩個問題，可通過以下方式得到更幹淨的電源軌：

1. 盡可能靠近VDD引腳放置電容，以減小線路寄生電感；

2. VDD引腳需要兩種電容
，一方麵需要容值稍大的電容（比如1uF），wendingdianyatongshigeiqudongxinpiantigongnengliang。lingyifangmian，kaolvdaodianrongdepinlvtexing，darongzhidianrongyouyucaizhiyijifengzhuangdaxiaodengyuanyin，zaigaopinchufanerchengxiandianganshuxing。yincilingwaihaixuyaoxiaorongzhixiaofengzhuangdetiepiantaocidianrong（比如1uF），用於濾除高頻噪聲
，而且小容值電容應更靠近VDD引腳。

Input negative voltage pulse

驅動輸入PWM信號通常由PWM控製器或者MCU提(ti)供(gong)，而(er)這(zhe)些(xie)器(qi)件(jian)由(you)於(yu)係(xi)統(tong)限(xian)製(zhi)，可(ke)能(neng)遠(yuan)離(li)驅(qu)動(dong)芯(xin)片(pian)。另(ling)一(yi)方(fang)麵(mian)
，驅(qu)動(dong)與(yu)功(gong)率(lv)管(guan)的(de)放(fang)置(zhi)也(ye)存(cun)在(zai)類(lei)似(si)問(wen)題(ti)，因(yin)此(ci)功(gong)率(lv)地(di)，驅(qu)動(dong)地(di)以(yi)及(ji)控(kong)製(zhi)地(di)之(zhi)間(jian)都(dou)存(cun)在(zai)一(yi)定(ding)寄(ji)生(sheng)電(dian)感(gan)。而(er)隨(sui)著(zhe)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)功(gong)率(lv)以(yi)及(ji)開(kai)關(guan)速(su)度(du)的(de)提(ti)升(sheng)
，di/dtyesuizhixunsutisheng，ouheqianshudejishengdiangan，zebutongdizhijiandedianpinghuiyoushuntaizhengfuyamaichong。qizhong
，qudongshuruxinhaodiejiazhezhongdipingmianmaichonghou，kenengyouchaoguoshuruyinjiaonaiyadejianfeng，congersunhuaiqudongxinpiandeshuruji。

針對這個問題，可通過以下方法優化設計：

1. 增大驅動電阻，從而降低開關速度，減小功功率級di/dt值。但這種方法增加了開關損耗，尤其隨著功率級開關頻率的提升
，開關損耗占整機功耗比例越發顯著
，因此需要權衡係統需求設計
；

2. 優化layout
，盡可能把驅動，功率管以及控製器靠近放置，減小寄生電感；

3. 在驅動輸入引腳增加輸入RC低通濾波網絡

，濾除相關高頻噪聲。選擇合適的時間常數
，減小輸入波形畸變同時盡可能衰減目標頻率的噪聲。

OUTx voltage pulse

和前述輸入級風險類似，驅動芯片輸出級由於線路寄生電感以及高速的驅動電流瞬態過程，OUTx 引腳處會有正負壓脈衝。幸運的是，驅動芯片輸出級的內置mosfet體二極管可以在電壓脈衝產生時把能量續流到地或者VDD，congeryidingchengduzengqiangleshuchujidedianyamaichongchengshounengli。danshikaolvdaotierjiguandedaotongyajiangjiaoda，sunhaojiaogao。yanzhongdedianyamaichongrengranyoujiangdixinpianshouming，shenzhisunhuaixinpiandefengxian。

針對這個問題
，可通過以下方法優化設計：

1. 類似前述問題，優化layout，OUTx 引腳靠近功率開關的柵極放置從而減小寄生電感
；

2. 選擇合適的鉗位二極管，並把它靠近放置在OUTx引腳
，以便吸收脈衝能量，降低內部體二極管的損耗；

3. 在OUTx 引腳增加合適的磁珠，吸收高頻尖峰能量。

UCC27624

按照以上建議對低側柵極驅動芯片進行設計，可以大大提高電路工作的可靠性。同時
，考慮到SiC MOSFETdengkuanjindaikaiguanqijiandepuji，zaicileiyingyongzhong，qudongdianyayijikaiguanpinlvtigao，gonglvguanduijishengcanshugengjiamingan。weilefugaizhezhonggengeliedeyingyongchangjing，jianhuaxitongsheji
，TI推出的新一代低側柵極驅動芯片UCC27624針對以上提到的風險點，作出了相應優化
，大大提升了芯片的魯棒性：

1. 高達30V的VDD最大耐壓值，提升了安全裕度；

2. 提高了內部LDO的噪聲抑製能力，從而提升了芯片在噪聲環境中的魯棒性；

3. 低至-10V的輸入耐壓能力；

4. 更寬的輸出電壓脈衝承受能力，以及-5A的反向脈衝電流承受能力。

總結          

benwenfenxiledicezhajiqudongqishuru，shuchuyijigongdianjikenengyudaodefengxian，bingfenbietichuxiangyingyouhuacuoshi
，tigaoxitongzairiyieliedegongkuangzhongyunxingdekekaoxing。lingwai，benwenhaijieshaoleTI 新一代柵極驅動器UCC27624針對這些風險作出的改進。有助於工程師設計出魯棒性更強的係統。

參考文獻

How to overcome negative voltage transients on low-side gate drivers' inputs

來源：TI，作者： Terry Liang

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