TI的UCC21520驅動器實現業內最快的5.7k VRMS

　　日前，德州儀器宣布推出業內最快的5.7k VRMS隔離式雙通道柵極驅動器，值得注意的是該產品是TI集成式新型柵極驅動器家族的第一款產品。因其高度的靈活性和通用兼容性，UCC21520隔離式驅動器能夠廣泛地用于低端、高端、高端/低端或半橋電源管理設計。UCC21520的集成元件、先進防護功能和優化的開關性能，能幫助設計師為企業、電信、汽車和工業應用創建更小、更可靠的設計。

　　UCC21520為對系統防護和可靠性有高要求的高壓應用而開發，可提供5.7 k VRMS的增強隔離，其浪涌抗擾度經測試高達12.8 kV，普通模式的瞬態過壓抗擾度在100 V/ns以上。它擁有業內最快的19ns傳播延遲，以及業內最緊密的低于5ns的通道至通道延遲匹配，UCC21520可提供高功率密度和高效率，使解決方案尺寸更小，在終端設備使用壽命內運行更可靠。

　　從隔離說開

　　德州儀器亞太區模擬產品汽車方案業務拓展總監吳渭強說道，過去大家可能感覺只有工業應用中才需要隔離，但實際上隨著技術的發展，樓宇、消費電子、電機驅動與控制、智能電網和醫療設備等都離不開隔離技術。

　　而對于TI來說，瞄準的還是工業自動化領域的應用，能夠進一步的提高系統整體的性能和能效指標，UCC21520因此孕育而生，UCC21520驅動器支持MOS管以及新興的IGBT和碳化硅等。

　　吳渭強特別強調，UCC21520最大特點在于其更高的耐壓值，符合VDE業界最高指標的要求，此外抗干擾能力也得到了大幅提升，非常適合馬達控制等高噪音環境中。第三點，UCC21520的兼容性也很強，兩組驅動器適合低電流驅動器，也適合高電流驅動器，或者是高低組合，以及支持半橋方案。最后，該產品的功率密度很高。產品應用場景適合PFC或者馬達控制等，適用領域包括汽車、工業、企業級電源或通信領域，甚至消費市場里的音響系統、家電系統、醫療器材或者其他一些器材的應用，都有可能應用到。

　　UCC21520的性能優勢

　　吳渭強給出了UCC21520具體的性能優勢及參數指標。UCC21520柵極驅動器源電流最大為4A，反向電流6A。吳渭強表示，對于功率管來說，當開啟時，需要先將電容充電，所以要很大電流沖過去，讓電容在最短的時間內充滿。而要關閉的時候，電容需要放電，這時需要更大的電流把電荷從功率管中攝取回來，所以無論是源電流還是反向電流都需要更快，更快也就意味著損耗更小，從而提高功率密度與減少體積。UCC21520待機電流小于1mA，也保證了系統的低功耗。

　　UCC21520的開關時間為上升6ns，下降7ns。“單看這兩個數字沒有太大的意義，需要同時看電容的負載。TI的電容是1.8nF，其他家只有幾百pF，大電容讓整個開關過程的功率損耗降到最低，而與此同時，TI的特殊工藝也保證了開關速度。”吳渭強說道。

　　談到該產品的隔離指標，達到了業界頂級的12.8kV瞬間要求，抗噪聲能力（ CMTI ）里也可以達到100V/ns。“電源外圍在應用中會有很多干擾，假如有一個干擾剛好在輸入輸出端兩個隔離層之間發生，抗干擾能力差就會影響到信號的傳輸。”吳渭強解釋道。

　　談到UCC21520的半橋式組合應用，兩個通道同時開關，可能會發生短路。所以，該IC整合了死區時間功能，當在半橋應用時，可以保證兩個開關不會同時開，提高了產品的可靠性。

　　另外一個特點是通用靈活性。UCC21520具有寬輸入電壓，供電電壓范圍是從3V到18V，比一般的供應商有更大的彈性和靈活性，可以直接滿足DSP處理器、TTL或者CMOS輸入，這可以讓客戶在主控和驅動器之間無需額外處理系統，簡化外圍設計，降低整體BOM成本和面積。

　　UCC21520的輸出端也提供了非常寬的應用范圍，除了通用的MOS和IGBT以外，還有碳化硅。吳渭強說：“碳化硅驅動比較特殊，它需要負電壓，所以不是每一個驅動器都可以驅動，而使用UCC21520后，客戶更改方案后不需要重新選擇驅動，使客戶的工作簡單并且具有彈性。”此外，UCC2520還支持并聯使用，這樣可以驅動更大的電流而無需更換器件。

　　如圖所示，UCC21520的特性圖

　　為了解決客戶的使用難點，TI特別開發了一個10千瓦逆變器TI Designs解決方案，器件包括UCC21520隔離驅動器、AMC1301隔離放大器以及C2000 MCU。“參考設計和我們一般的EVM不大一樣，EVM主要是給客戶測試單獨器件的一些功能而已，往往跟客戶的實際應用還有一點距離。TI Design是基于應用層面來研發的。”