隔離驅(qū)動(dòng)芯片是指在柵極驅(qū)動(dòng)器中集成電氣隔離功能的數(shù)字隔離器件，其主要負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)低壓控制端（MCU、DSP）與高壓功率端（如IGBT、MOSFET和SiC MOSFET）的電氣隔離，同時(shí)通過(guò)芯片內(nèi)部集成的微型電容（抑或是光敏元件/變壓器線圈）作為核心傳輸介質(zhì)來(lái)實(shí)現(xiàn)控制信號(hào)的跨隔離域傳輸。

其中，集成微型電容是生產(chǎn)隔離式柵極驅(qū)動(dòng)器的主流方案之一，它主要通過(guò)OOK調(diào)制技術(shù)將PWM控制信號(hào)調(diào)制為一種“載波有無(wú)”的特殊“高頻載波”，而后通過(guò)電容電場(chǎng)將此控制信號(hào)耦合到接收端并進(jìn)行解調(diào)還原，從而實(shí)現(xiàn)控制信號(hào)的跨隔離域傳輸，主要適用在光伏逆變回路、工業(yè)電機(jī)控制與新能源汽車(chē)等領(lǐng)域中。

隔離式柵極驅(qū)動(dòng)器，如何高效驅(qū)動(dòng)IGBT、MOSFET和SiC等功率管？

例如，CMT8602X就是一款采用電容耦合原理的、由華普微自主研發(fā)的隔離式雙通道柵極驅(qū)動(dòng)器，它具有4A峰值拉電流和6A峰值灌電流，可用于驅(qū)動(dòng)高達(dá)5MHz的功率MOSFET，IGBT 和 SiC MOSFET，并具有一流的傳播延遲和脈寬失真度。

隔離式柵極驅(qū)動(dòng)器典型應(yīng)用框圖（圖中配置為半橋驅(qū)動(dòng)）

如上應(yīng)用框圖所示，CMT8602X輸入側(cè)通過(guò)一個(gè)5.7kVrms的增強(qiáng)型隔離層與兩個(gè)輸出驅(qū)動(dòng)器隔離，共模瞬態(tài)抗擾度（CMTI）的最小值為150 kV/us。

兩個(gè)二次側(cè)驅(qū)動(dòng)器之間采用內(nèi)部功能隔離，支持高達(dá)1500VDC的工作電壓；同時(shí)，CMT8602X還具有高達(dá)5.5V的VCCI和30V的VDDA/VDDB，可靈活配置為雙通道低側(cè)驅(qū)動(dòng)器，雙通道高側(cè)驅(qū)動(dòng)器或一個(gè)死區(qū)時(shí)間（DT）可編程的半橋驅(qū)動(dòng)器。

CMT8602X的工作原理為：外部PWM控制信號(hào)經(jīng)輸入側(cè)OOK調(diào)制處理后，通過(guò)電容電場(chǎng)將此控制信號(hào)耦合到接收端；

在此過(guò)程中，依托芯片本身大于150kV/μs的共模瞬態(tài)抗擾度，可有效抵御來(lái)自高壓側(cè)的噪聲沖擊，確保低壓側(cè)敏感元件的安全和控制信號(hào)的穩(wěn)定傳輸。

控制信號(hào)在接收端進(jìn)行解調(diào)還原后，會(huì)通過(guò)內(nèi)部結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)高達(dá)4A的峰值拉電流和6A的峰值灌電流，從而精準(zhǔn)、高效地驅(qū)動(dòng)外部功率管的柵極，實(shí)現(xiàn)高頻高效的能量變換；

在此過(guò)程中，芯片會(huì)根據(jù)DIS引腳的全局關(guān)斷指令與DT引腳編程的死區(qū)時(shí)間，精準(zhǔn)完成OUTA/OUTB的輸出動(dòng)作。

隔離式柵極驅(qū)動(dòng)器，如何把控制電路與功率電路的安全做到“十分”？

隔離式雙通道柵極驅(qū)動(dòng)器CMT8602X還具有許多功能，使其能夠與控制電路很好地集成并保護(hù)柵極。

例如：電阻可編程死區(qū)（DT）控制、DIS引腳、輸入/輸出電源的欠壓鎖定（UVLO）、當(dāng)輸入打開(kāi)或輸入脈沖持續(xù)時(shí)間太短時(shí)，CMT8602X仍保持輸出低電平。

隔離式柵極驅(qū)動(dòng)器典型功能框圖

·死區(qū)時(shí)間是半橋/全橋驅(qū)動(dòng)中強(qiáng)制讓上下管不同時(shí)導(dǎo)通的一段空白時(shí)間，目的是防止直通短路（比如高邊管還沒(méi)完全關(guān)斷，低邊管就提前打開(kāi)，導(dǎo)致電源直接對(duì)地短路炸管）。

死區(qū)時(shí)間參數(shù)設(shè)置示意圖

CMT8602X支持電阻可編程死區(qū)時(shí)間（tDT ≈ 10*RDT，通過(guò)在DT和GND引腳之間放置一個(gè)電阻RDT來(lái)編程tDT），可根據(jù)功率器件特性靈活設(shè)置最小安全間隔，從硬件層面杜絕半橋上下管直通短路風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)優(yōu)化開(kāi)關(guān)損耗、提升高頻工況下的波形質(zhì)量與系統(tǒng)效率，簡(jiǎn)化外圍設(shè)計(jì)并增強(qiáng)系統(tǒng)容錯(cuò)能力，為高壓功率變換提供可靠、靈活的時(shí)序安全保障。

·UVLO（欠壓鎖定）是指當(dāng)電源電壓低于芯片正常工作閾值時(shí)，可強(qiáng)制關(guān)閉輸出（通過(guò)內(nèi)部電路將輸出鉗位在低電平），避免在欠壓狀態(tài)下誤動(dòng)作、損壞功率管。

有源下拉示意圖

CMT8602X在兩個(gè)輸出的VDD和GND引腳之間的每個(gè)電源電壓上都有一個(gè)UVLO（欠壓鎖定）保護(hù)功能。

當(dāng)設(shè)備啟動(dòng)時(shí)VDD偏置電壓低于VVDD_ON或啟動(dòng)后低于 VVDD_OFF時(shí)，無(wú)論輸入引腳的狀態(tài)如何，VDD UVLO特性會(huì)將通道輸出保持在低電平；VDD UVLO保護(hù)具有遲滯特性（VVDD_HYS），可有效防止地噪聲顫振，提升系統(tǒng)穩(wěn)定性。

·而當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)過(guò)流、過(guò)溫、母線過(guò)壓、短路等故障時(shí)，MCU/保護(hù)電路可通過(guò)拉高CMT8602X的DIS引腳，從硬件上實(shí)現(xiàn)快速關(guān)斷兩路驅(qū)動(dòng)，直接切斷功率管柵極驅(qū)動(dòng)，避免故障擴(kuò)大（如半橋直通炸管、電機(jī)堵轉(zhuǎn)燒毀、母線短路等）；作為一種失效防護(hù)機(jī)制，初級(jí)側(cè)邏輯故障會(huì)強(qiáng)制兩個(gè)輸出為低電平。

此外，CMT8602X的輸入接口既兼容CMOS電平，也兼容TTL電平，可無(wú)縫對(duì)接各種數(shù)字控制器（如MCU、DSP、FPGA）和模擬電源控制器；

同時(shí)，CMT8602X每個(gè)通道都由其各自的輸入引腳（INA和INB）控制，允許對(duì)每個(gè)輸出進(jìn)行完全獨(dú)立的控制。

注：更多功能細(xì)節(jié)，請(qǐng)前往華普微官網(wǎng)，查閱CMT8602系列產(chǎn)品規(guī)格書(shū)。

審核編輯 黃宇