采用Power Thru技術(shù)簡化電源模塊設(shè)計
引言
成本、設(shè)計時間和意想不到的問題是困擾電源模塊設(shè)計項目經(jīng)理的三大挑戰(zhàn)。無論是用于電動汽車充電站、清潔能源、變速驅(qū)動器、IT設(shè)備的電源,還是數(shù)百種其它應(yīng)用,現(xiàn)代電源模塊幾乎都有一個共同點:就是利用柵極驅(qū)動器來控制半導(dǎo)體電源開關(guān),而優(yōu)化電源可能是一個巨大挑戰(zhàn)。本文將回顧當(dāng)前的設(shè)計挑戰(zhàn),并討論實現(xiàn)最小化設(shè)計的創(chuàng)新解決方案。
電源設(shè)計中的挑戰(zhàn)
柵極驅(qū)動器選項廣泛,對于傳統(tǒng)類型,其設(shè)計挑戰(zhàn)遠(yuǎn)不止驅(qū)動器的選擇。開關(guān)需要一個偏置電源來提供柵極功率,這通常需要與受控接地隔離的多個電源。
設(shè)計這些電源需要占用寶貴的工程時間。在設(shè)計中添加組件會增加電源模塊的成本、尺寸和復(fù)雜性,這會體現(xiàn)在設(shè)計和BOM等層面,更高的復(fù)雜性會增大設(shè)計驗證和應(yīng)用中出現(xiàn)意外問題的風(fēng)險。
傳統(tǒng)的柵極驅(qū)動器也通常需要采用自舉電路來產(chǎn)生控制高側(cè)開關(guān)所需的浮動電壓。然而,如何為該電路選擇最佳組合的組件通常具有很大挑戰(zhàn)性。
一個更簡單的設(shè)計過程是使用這樣一個柵極驅(qū)動器,它不僅能夠提供控制開關(guān)所需的功率,并具有一個電容器為高側(cè)開關(guān)創(chuàng)建浮動電壓。
更簡化的系統(tǒng)設(shè)計
現(xiàn)在已經(jīng)出現(xiàn)了一種新解決方案,不再需要外部電源,同時可簡化設(shè)計過程,降低成本和復(fù)雜性。Allegro集成有Power Thru技術(shù)的集成電路包括一個單一、新穎的磁耦合裝置,利用驅(qū)動開關(guān)柵極所需的功率來傳輸柵極開/關(guān)邏輯信號,因而不再需要外部輔助電源。這種磁耦合裝置可提供完全的電隔離,使得Power Thru柵極驅(qū)動器非常適合用高側(cè)、側(cè)端和隔離應(yīng)用。
圖1:Allegro Power Thru技術(shù)使用磁耦合提供帶有邏輯信號的開關(guān)電源,不再需要外部輔助電源,能夠?qū)崿F(xiàn)更小的系統(tǒng)尺寸、更少的組件/簡化的BOM、更小的設(shè)計復(fù)雜性和更低的成本。
節(jié)省設(shè)計時間
Allegro的Power Thru柵極驅(qū)動器消除了對輔助電源的需求,因而可以降低BOM成本,減小系統(tǒng)尺寸和構(gòu)建復(fù)雜性,縮短工程設(shè)計時間,提高測試和驗證早期成功的可能性以及應(yīng)用可靠性。Allegro Power Thru柵極驅(qū)動器具有獨特的設(shè)計和結(jié)構(gòu),易于使用,只需確定一個電容器即可進(jìn)一步縮短設(shè)計時間,提高早期設(shè)計成功的可能性。
綜合考慮電源模塊結(jié)構(gòu)的所有層面,與傳統(tǒng)解決方案相比,Allegro power Thru柵極驅(qū)動器可以節(jié)省成本、簡化設(shè)計、提高系統(tǒng)可靠性和性能。