【经验】Si823x系列数字隔离器助力实现简单可靠的高速半桥驱动方案

时间： 2018-06-29 来源：世强

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传统的普通光耦隔离型驱动电路开关速度慢，延时长，已不适用变换器的要求。磁隔离虽然效果良好，但电路复杂，需要占用大量的电路空间，不符合功率密度的要求。SILICON LABS推出的半桥驱动si823x系列数字隔离器，内部集成两路完全独立的驱动，转换速率快，高共模抑制比使驱动方案变得简单可靠。

si823x系列数字隔离器包含si8232、si8235、si8237、si8238多个型号，其内部框图如图1所示。

图1 si823x系列数字隔离器内部框图

一、si823x系列数字隔离器引脚功能定义

1、VIA、VIB是与TTL电平兼容的输入端。VIA或VIB高电平时对应的VOA、VOB输出变高。VIA和VOA、VIB和VOB类似于光耦加驱动的驱动组合，但不同在于si823x采用射频载波发射与接收而不是光调制隔离，这种结构提供了一个强大的隔离通道。

2、DISABLE为输出使能端。DISABLE端接高电平，使能端被禁用，输出端固定输出低电平。

二、si823x系列数字隔离器的应用电路

图2 si823x系列数字隔离器驱动电路

图2电路上桥臂采用D1和C1组成的自举浮驱电路。自举电路原理如下图所示：

图3 自举电路CB充电路径

图4 自举电路CB放电路径

图5 自举电容纹波周期

举例说明自举电路参数设计。

实例说明：

Q1MOSFET------ Q_g= 85nC，V_GS= 10V，t_R= 35ns

二极管D1 ------- V_F = 0.7V

VDDA--------12V 时偏置电流3mA

FPWM = 200kHz，D = 10% to 90%、周期T_cyc=5us

ISOdriver UVLO =9.0V

1、首先确定CB最大充电电荷量QCB

QCB包含Q1栅极电荷QG和VDDA电源偏置电流IB

QCB=QG+(D*Tcyc*IB)=85nc+(0.9*5us*3mA)=98.5nC。

2、确定CB电容值

在高端驱动周期中，CB必须提供98.5nC电荷,充放电纹波ΔV=5%*12V

CB ≧ QCB/ΔV ≧ 98.5nC/(5%*12) ≧ 164nF 选取CB=180nF

3、确定RB值

占空比受限于自举电容CB刷新电荷所需要的时间。最低导通时间，即给自举电容充电或刷新电荷的时间，必须匹配这个时间常数。该时间常数取决于自举电阻，自举电容和开关器件的占空比，用下面的等式计算：

τ=RB*CB/D

RB ≤ (1-Dmax)*Tcyc/(5*CB) ≤0.566mΩ

自举二极管D1的电压额定值必须足够高，同时具有足够快的反向恢复时间以避免瞬间将电流从高压漏极电源传送到较低电压VDD电源。

相信通过上述介绍对Silicon Labs的si823x系列数字隔离器的驱动电路设计有了很清楚的理解，驱动变得简单可靠。

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