在電力電子領(lǐng)域，半橋柵極驅(qū)動(dòng)器的設(shè)計(jì)是一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，它直接影響著設(shè)備的性能和效率。芯片供應(yīng)商-中芯巨能將介紹分立式和集成式半橋柵極驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)的優(yōu)缺點(diǎn)，并分析它們對(duì)PCB布局寄生效應(yīng)的影響。

分立式半橋柵極驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)與挑戰(zhàn)

首先，我們來(lái)談?wù)劮至⑹桨霕驏艠O驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)。其最大的優(yōu)勢(shì)在于布局簡(jiǎn)單。每個(gè)半橋都擁有獨(dú)立的IC和外部元件，這意味著可以輕松復(fù)制相同的半橋布局以支持單個(gè)、三個(gè)或六個(gè)半橋的需求。此外，使用專(zhuān)用電機(jī)驅(qū)動(dòng)器IC可以縮短?hào)艠O驅(qū)動(dòng)器與MOSFET之間的布線(xiàn)距離，從而減少板上寄生元件的數(shù)量。然而，這種設(shè)計(jì)也有其局限性。一方面，由于需要更多的外部元件如電源、系統(tǒng)保護(hù)組件以及FET控制器件，這無(wú)疑增加了布局的復(fù)雜性和所需的空間。另一方面，在簡(jiǎn)單的分立式設(shè)計(jì)中，保護(hù)特性往往受到限制甚至缺失，而在外部添加這些功能會(huì)進(jìn)一步增加系統(tǒng)的復(fù)雜度和設(shè)計(jì)工作量。例如下圖：德州儀器DRV8320集成柵極驅(qū)動(dòng)器與分立式柵極驅(qū)動(dòng)器比較

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集成柵極驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)：高度集成與全面保護(hù)

相比之下，集成柵極驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)提供了更高的集成度。在此設(shè)計(jì)中，F(xiàn)ET柵極驅(qū)動(dòng)器和電源的支持組件都被集成在一個(gè)芯片內(nèi)，從而顯著減少了諸如串聯(lián)柵極電阻器、柵源電壓鉗位二極管等元件的數(shù)量，降低了物料清單(BOM)成本和組裝成本。更重要的是，這類(lèi)設(shè)計(jì)通常配備有漏源電壓(VDS)和VGS監(jiān)視器以及電流分流放大器，能夠無(wú)需外部組件即可實(shí)現(xiàn)對(duì)外部FET、PCB乃至整個(gè)電機(jī)的全面保護(hù)。不過(guò)，集成設(shè)計(jì)并非沒(méi)有缺點(diǎn)。由于所有功能集中于一個(gè)集成電路，從中心點(diǎn)到六個(gè)FET的布線(xiàn)變得更為復(fù)雜，可能會(huì)導(dǎo)致更長(zhǎng)的走線(xiàn)并增加PCB上的寄生效應(yīng)。

布局寄生效應(yīng)：分立與集成的不同影響

無(wú)論是采用分立式還是集成式的柵極驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)，都會(huì)產(chǎn)生不同的PCB布局寄生效應(yīng)。傳統(tǒng)觀(guān)點(diǎn)認(rèn)為，集成式設(shè)計(jì)因?yàn)樾枰L(zhǎng)的柵極和源極布線(xiàn)，所以可能比分立式設(shè)計(jì)更容易出現(xiàn)寄生效應(yīng)。但實(shí)際上，選擇哪種設(shè)計(jì)方案應(yīng)基于具體的應(yīng)用需求和技術(shù)要求。對(duì)于那些對(duì)成本敏感且需要快速上市的產(chǎn)品，分立式設(shè)計(jì)可能是更好的選擇；而對(duì)于追求高性能、高可靠性的應(yīng)用，集成式設(shè)計(jì)則更能滿(mǎn)足需求。