1、前言

壽司很棒。它將新鮮、令人滿意的味道包裝在一個小包裝中，融合了幾種成分的微妙之處，使之與眾不同。它讓我想起了理想的電源：小型、高效的階段集合，可產(chǎn)生驅(qū)動驚人產(chǎn)品的動力。

在這個類比中，功率因數(shù)校正 (PFC) 階段就像好壽司中的米飯。正如大米創(chuàng)造了一個讓其他成分發(fā)光的基礎(chǔ)，PFC 階段可以讓其他成分為最終產(chǎn)品提供動力。金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管 (MOSFET) 對 PFC 控制器輸出信號變化的響應(yīng)對 PFC 級至關(guān)重要。為了使時序正確，柵極驅(qū)動電路必須僅在應(yīng)有的時候切換 FET。

包括圖 1 中常見的雙極圖騰柱。

圖 1：雙極結(jié)型晶體管 (BJT) 圖騰柱柵極驅(qū)動電路

我們可以使用圖 1 中的配置將 3A 至 6A 電流有效地驅(qū)動到 MOSFET 柵極，但柵極驅(qū)動器集成電路 (IC) 可以糾正一些缺點，這些缺點與電路板空間、系統(tǒng)設(shè)計復(fù)雜性、抗噪性和熱保護。

2.電路板空間和系統(tǒng)設(shè)計復(fù)雜性

需要柵極驅(qū)動電路的一個常見位置是 PFC 級。在圖 2 所示的具有電平轉(zhuǎn)換的 PFC 解決方案的示例布局中，該設(shè)計需要 17 個分立元件和 0.84in 2  (或 542mm 2 ) 的印刷電路板 (PCB) 空間。

圖 2：僅采用分立元件的 PFC 解決方案

使用諸如UCC27517 之類的柵極驅(qū)動器 IC（圖 3）來驅(qū)動 MOSFET 柵極的相同設(shè)計總共只需要五個組件，并且僅占用 0.33in 2（或 212mm 2）的 PCB 空間。

圖 3：使用 UCC27517 MOSFET 柵極驅(qū)動器的 PFC 解決方案

除了電路板空間的減少之外，分立元件的減少使我們能夠花費更少的時間和精力來確保正確的開關(guān)時序。

抗噪能力

在理想情況下，我們的 PFC 控制器的柵極驅(qū)動輸出將是一個完美的方波。但由于每個 PFC 設(shè)計中都存在寄生元件，開關(guān)時幾乎總是會引入噪聲，導(dǎo)致生成的波形如圖 4 所示。

圖 4：PFC 控制器輸出波形示例

請注意邏輯電平切換時信號中的振蕩，這可能比我們在圖 4 中看到的要大得多。 為了設(shè)計最高效的 PFC 電路，我們希望 MOSFET 僅在我們希望的時候切換，以便最終輸出盡可能平滑的正弦電流波形。因此，對于我們的柵極驅(qū)動電路來說，具有足夠大的輸入遲滯（輸入信號高閾值和低閾值之間的差異）非常重要，以便在出現(xiàn)這種噪聲時 MOSFET 不會切換。

在分立解決方案中，如果輸入電壓大于 0.7V，電流將被驅(qū)動到 MOSFET 柵極，這意味著滯后非常小。相比之下，集成驅(qū)動器 IC 不會切換輸出邏輯電平，除非輸入電壓分別達到顯著低于或高于邏輯輸入高電平和低電平的值，從而保護我們的系統(tǒng)免受輸入噪聲的負面影響。 

3.熱保護 

在設(shè)計電源時，有時會忘記平穩(wěn)上電和斷電，但這兩者對系統(tǒng)的長期健康至關(guān)重要。使用分立解決方案時，柵極驅(qū)動輸出可能隨時出現(xiàn)，即使驅(qū)動到柵極的電壓不夠高。當(dāng)在沒有伴隨電壓的情況下將高電流驅(qū)動到 FET 柵極時，會在 FET 上消耗過多的功率，從而導(dǎo)致過熱和潛在的損壞。

相比之下，許多低側(cè)柵極驅(qū)動器 IC 具有欠壓鎖定 (UVLO) 保護功能，這意味著柵極驅(qū)動器輸出被禁用，直到它被提供必要的電壓，從而保護我們的系統(tǒng)免受熱損壞。

成為壽司廚師長（或 itamae）需要多年的培訓(xùn)，雖然這似乎不是工藝中最重要的部分，但制作具有理想形狀和一致性的大米以制作優(yōu)質(zhì)壽司的能力對于實現(xiàn)這一目標(biāo)至關(guān)重要地位。就像 itamaes 在大米中投入的時間和精力一樣，柵極驅(qū)動器 IC 設(shè)計人員花費大量時間制作用于驅(qū)動 MOSFET 柵極的優(yōu)質(zhì)器件。

考慮到這一點，在選擇解決方案設(shè)計時，請考慮柵極驅(qū)動器 IC 相對于其分立器件的性能優(yōu)勢。