主流半橋驅(qū)動芯片如何發(fā)展：先增效再降本

在半橋驅(qū)動電路中，通常會增加死區(qū)設置。如果不加入死區(qū)，在另一個電子設備完全關閉之前，一個電力電子設備將完全打開，這將形成短路并燒毀設備。因此，如何降低半橋驅(qū)動芯片中的死區(qū)時間要求是體現(xiàn)性能的關鍵點。

其實主流廠商這類芯片的性能都很高，每一款擁有獨特技術加持的產(chǎn)品都可以說有自己的所長在效率打不開明顯差距的情況下，降低成本、提高性價比成為主流半橋驅(qū)動芯片的另一個競爭焦點。

英飛凌半橋驅(qū)動芯片

英飛凌可以說是半橋驅(qū)動的高手，其半橋驅(qū)動芯片通常有兩個互鎖通道。著名的半橋驅(qū)動器IR2104在此不再贅述。大家太熟悉了。

先來看看最新的650 V半橋驅(qū)動器，一款絕緣體上硅(SOI)柵極驅(qū)動IC，有大電流(2.5 A)和小電流(0.7 A)兩種選擇，強度和抗噪性都非常出色。

首先說說英飛凌的絕活，絕緣體上硅(SOI)技術。這種技術本質(zhì)上是一種高壓電平轉換技術，集成了BSD，每個晶體管之間用嵌入式二氧化硅隔開。這項技術表現(xiàn)在芯片強大的抗負瞬態(tài)電壓能力和低電平開關損耗。

2ED2101S06F是基于該技術的半橋柵極驅(qū)動器。該系列在高端和低端柵極驅(qū)動上具有0.29安的拉電流和0.7安的吸電流。SOI可以承受100V的負瞬態(tài)電壓，在行業(yè)內(nèi)絕對領先。同時，由于器件中沒有寄生晶閘管結構，在所有溫度和電壓條件下都不會發(fā)生閂鎖。

該器件的延遲稍低，為90ns，但這并不影響出色的負瞬態(tài)電壓帶來的極高的耐用性和抗噪聲能力，以及SOI技術的出色性能，將電平移動損耗降低了50%。此外，集成BSD在節(jié)省空間和降低BOM成本方面具有優(yōu)勢。

ST半橋驅(qū)動芯片

ST電機驅(qū)動器涵蓋的范圍很廣，從單橋到半橋再到多通道驅(qū)動器。在高壓應用中，ST的半橋驅(qū)動優(yōu)勢比同行，更明顯其中一個主要原因就是獨家BCD“離線”技術。

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(L6384E，ST)

上圖中的L6384E是ST的高壓半橋驅(qū)動器，采用BCD“離線”技術。有了這項技術，L6384E高端的浮動部分可以在高達600 V的電壓軌下工作，兩個器件的輸出可以分別接收650 mA和400 mA，但由于采用單輸入配置，只有一個輸出會驅(qū)動高電壓。死區(qū)時間功能可以進一步防止兩個輸出的交叉導通，也可以通過連接到DT/SD引腳的外部電阻進行調(diào)節(jié)。

在性能指標方面，除了650毫安和400毫安的驅(qū)動能力外，L6384E還可以在整個溫度范圍內(nèi)提供50 V/ns的dV/dt抗擾度。在1nF負載下，開關的延遲在上升階段僅為50ns，在下降階段僅為30ns。同時，UVLO保護和V  CC電壓箝位技術也給予器件足夠的可靠性。

L6384E保證了低壓側與高壓側的匹配延時，從而簡化了設備的高頻運行。邏輯兼容CMOS，便于與控制設備接口。

同樣，BSD也集成在器件內(nèi)部，效率提升不夠，設計應該更緊湊。

TI半橋驅(qū)動芯片

這里不選TI的高壓系列。我們來看看TI的低壓半橋柵極驅(qū)動器。TI的低壓系列性能足夠穩(wěn)定，系統(tǒng)足夠可靠。TI在低壓應用中沒有集成BSD，畢竟不是高壓應用，但是在效率提升上，TI通過減少死區(qū)時間讓效率更接近。

一般來說，半橋驅(qū)動器根據(jù)總線電壓分為低壓和高壓。120V以下的半橋驅(qū)動器傳播延遲相對較快，可以實現(xiàn)更快的切換，提高整體系統(tǒng)效率。

UCC27282，120V半橋柵極驅(qū)動器，是TI在120V半橋驅(qū)動器應用下最重要的產(chǎn)品之一。UCC27282是一款n溝道MOSFET驅(qū)動器，可以基于半橋或同步降壓配置控制拓撲中的兩個n溝道MOSFET。該系列具有出色的性能，因為UCC27282具有3.5A的峰值吸電流和2.5A的峰值拉電流，以及低上拉和下拉電阻，因此該器件可以在MOSFET米勒平臺轉換期間以最小的開關損耗驅(qū)動大功率MOSFET。為了保證設備的穩(wěn)定性和靈活性，UCC27282配備了許多功能。輸入引腳和HS引腳可以承受較大的負電壓，輸入引腳為-5V，HS引腳為-14V，提高了系統(tǒng)穩(wěn)定性。輸入互鎖進一步提高了噪聲應用中的魯棒性和系統(tǒng)可靠性。在高頻應用中，5V  UVLO可以耐受極端工作條件并提高效率。

在死區(qū)的設置上，UCC27282較小的16ns傳播延遲和1ns的匹配延遲可以將死區(qū)時間的要求降到最低，這是提高TI效率的技術關鍵。

總結

在半橋駕駛方面，這三家公司在行業(yè)內(nèi)幾乎具有壓倒性的優(yōu)勢。這些主要制造商都有自己獨特的技術來降低電平轉換損耗和死區(qū)時間，以提高效率。同時，集成BSD以降低成本、節(jié)省空間正成為行業(yè)趨勢，尤其是在高壓應用領域。畢竟性價比很受用戶重視。