【经验】隔离栅极驱动器Si826x的输入及输出电路设计要点

时间： 2019-03-10 来源：Silicon Labs

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Si826x是SILICON LABS（芯科科技）推出的插入式且引脚兼容的隔离栅极驱动器，是光电耦合栅极驱动器的升级产品。与光电耦合栅极驱动器相比，Si826x具有更长的使用寿命以及更高的可靠性，非常适用于驱动各种转换器和电机控制应用中的功率MOSFET和IGBT。

Si826x隔离栅极驱动器采用了Silicon Labs专有的芯片隔离技术，具有更高的性能、更低的由温度和老化引起的性能变异、更紧密的零件匹配度以及出色的共模抑制性能（>50 kV/μs）。Si826x的输入电路模拟LED（发光二极管）的特性，降低了对驱动电流的要求，从而提高了效率。本文主要讨论Si826x的输入及输出电路的设计要点。

一、输入电路

图1和图2是典型的Si826x输入电路，是专为提高光耦输入共模抑制和噪声性能而设计的。在图1中，当控制输入为高电平时，LED就会打开。若LED的阳极和阴极受到高共模瞬态干扰，从LED到电源和接地导体之间的内部电容耦合可能会使LED瞬间进入关闭状态。在图2中，使用一个阻值足够小的电阻R1，为LED提供过驱动，从而确保在发生共模瞬态事件时LED能够保持打开状态。在低输出状态下，Q1将LED短路，进一步提高了共模瞬态抑制。

图1 Si826x输入电路

图2 具有高CMR（共模抑制比）的Si826x输入电路

与光耦驱动器相比，Si826x隔离栅极驱动器的输入电路需要的电流更小，并且关闭状态下的噪声容限提高了一倍。在图2中，为了将输入电流（IF）限制在其最大额定值内，可能需要提高R1的阻值。此外，在关闭状态下，无需将Si826x的输入二极管进行反向偏置。若进行反向偏置，为保证Si826x的阳极对阴极的参考电压不超过-0.3V，应不填充负偏压电路或修改电路（例如增加一个箝位二极管或限流电阻）。

图3所示的三种Si826x输入电路，效率要高于图1和图2所示的电路。其中S1和S2代表任意合适的开关，比如BJT、MOSFET、模拟传输门、处理器的I/O等。如图3中的C图所示，Si826x的输入可以是任何MCU或者能够提供不低于6mA电流的FPGA（现场可编程门阵列）的I/O接口。此外，输入电流IF的值（处于IF(MIN)和IF(MAX)之间）不会显著影响Si826x的传播延迟和输出驱动。

图3 三种新的Si826x输入电路

二、输出电路

Si826x的GND引脚可以高于地，也可以低于地，只要VDD引脚对GND引脚的参考电压达到最大值（30V）就行。VDD的去耦电容应尽可能地靠近封装引脚放置，这些电容的最佳取值范围由负载电流以及芯片与电源间的距离决定。建议使用0.1μF和10μF的旁路电容来降低高频噪声和提高性能。

在设计Si826x的连接电路时，最重要的是减小驱动路径上的振铃和VDD线路上的噪声，必须尽可能使Si826x的位置靠近被驱动的器件，以减小寄生电感，VDD的电源线和接地线必须要短。分离接地系统为功率器件提供了独立的接地和VDD平面，以及小信号组件，提供了最佳的整体噪声性能。

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TPM23513 4.5 A源极、5 A漏极、光兼容单通道隔离式栅极驱动器

描述- 本资料介绍了TPM23513隔离栅极驱动器，这是一款适用于IGBT、MOSFET和SiC MOSFET的单通道隔离栅极驱动器。它具有光耦合输入、高电流驱动能力（4.5A源/5A吸收）、宽电压范围（14V至40V）等特点，并支持高速输出驱动。该产品广泛应用于工业电机控制驱动、电源供应、不间断电源等领域。

型号- TPM23513-SOER-S,TPM23513,TPM23513-SOER

2023/1/24 - 思瑞浦 - 数据手册代理服务技术支持采购服务

SILM8246/47/48双通道、33V/4A隔离栅极驱动器

描述- 该资料介绍了Sillumin半导体公司的SiLM8246/47/48隔离栅极驱动器系列。这些驱动器具有双通道隔离功能，适用于高侧/低侧或双通道配置，提供高达4A的峰值源电流和6A的峰值吸收电流。它们支持可编程死区时间（DT），并具备欠压锁定（UVLO）保护。该系列驱动器的输入电压范围为3V至18V，输出电压可达33V，适合用于服务器、电信和工业电源转换器等领域。

型号- SILM8248,SILM8247,SILM8246,SILM8246GAHB-DG,SILM8248BAHB-DG,SILM8246BA,SILM8248DA,SILM8247BA,SILM8247BAHB-DG,SILM8246DA,SILM8247DA,SILM8246BAHB-DG,SILM8248GAHB-DG,SILM8248BA,SILM8247GAHB-DG,SILM8246DAHB-DG,SILM8247DAHB-DG,SILM8248DAHB-DG,SILM8246 FAMILY,SILM8247 FAMILY,SILM8246AAHB-DG,SILM8247AAHB-DG,SILM8247GA,SILM8248AAHB-DG,SILM8248GA,SILM8246GA,SILM8246AA,SILM8247AA,SILM8248AA,SILM8248 FAMILY

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【应用】Silicon Labs为车载充电系统提供业界领先的隔离解决方案

车载充电系统接收交流输入电源，通过整流器将交流输入电源转换为高电压直流，并提供功率因数校正。转换产生的直流信号被斩成已切换的方波，从而驱动变压器产生所需的输入直流电压。输入信号的斩波可通过使用Silicon Labs的Si8239x、Si823x等隔离栅极驱动器来完成。

2021-01-08 - 应用方案代理服务技术支持采购服务

TAMURA（田村）门极驱动器选型指南

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型号- 4DUD-N,2DD151008C,2CG010BBC14N,2LG01ADDC11M-01,2CG010DBC11N,2LG01ADZC11S,2LG02ADZC11S,2EG01XCCN11N,4DUC51016CFA1,4DUC51016CFA2,2LG02ADDC11 M,2OU,2PG010DDC11N,2PG-D SERIES,2QG-D,2EG01XCDN11N,2EG01XBCN14N,2LG01ADDC11M,2CG-B SERIES,2CG010BBC13N,4DUD51016CFN1,2EG01XDCN11N,2LG02ADCC11M,2QG-D SERIES,2CG-B,2DM150606CM,2CG-D,2CG010DBC12N,2DD180206C,2EG01XDDN11N,2DD,2EG-C SERIES,2DM180506CM,2EG01XBCN13N,2CG-D SERIES,2DM,2QG010DDC11N,2LG-D,2DD151507C,2CG010BBC12N,2DD SERIES,2PG-D,2EG01XBDN13N,4DUX,2DM150806CM,4DUD-N SERIES,2DD-XXXXXXC,2CG010BBC11N,2LG-D SERIES,2EG-B,2DU180206MR04,2EG-D,2PG010DCC11N,2DU180206MR02,2EG-C,2EG01XBDN14N,2DU180206MR01,2DM180206CM,2DD180407C,4DUX SERIES,2LG01ADCC11M,2DM SERIES,4DUC-A,2EG-D SERIES,2EG-B SERIES,2OU SERIES,4DUC-A SERIES,2DU180506MR03,2DU180506MR02,2DU180506MR04,2DU180506MR01,4DUC-N,2QG020DDC11N

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型号- SLMI8231DDCG-DG,SLMI8232DDCG-DG,SLMI8232,SLMI8231BDCG-DG,SLMI8233,SLMI8230,SLMI8230BDCG-DG,SLMI8231,SLMI8232BDCG-DG,SLMI8233BDCG-DG,SLMI8234BDCG-DG,SLMI8235BDCG-DG,SLMI8234,SLMI8235,SLMI823X,SLMI8235DDCG-DG,SLMI8230DDCG-DG,SLMI8233DDCG-DG,SLMI8234DDCG-DG,SLMI823X FAMILY