必易微最新推出 | 全新柵極驅動系列 KP8530X，助力高可靠性電機驅動
背景介紹
現代電力電子的應用是基于功率器件的轉換技術，而所有功率器件均需要合適的柵極驅動解決方案。柵極驅動器作為連接功率器件與微控制器的橋梁，其通過接收來自微控制器 (MCU/DSP) 的控制信號，提供驅動功率器件柵極電容所需的電流，從而實現各類電力電子應用。
聚焦大功率電機、電源應用場合，此次必易微全新推出了柵極驅動器 KP8530X 系列，此系列共有 3 款型號，開關節點耐壓均為 650V，輸出峰值拉電流和灌電流能力分別為 300mA 和 600mA，同時這三款型號集成了自舉二極管，外圍系統更加精簡。
家電組合
表 1：KP8530X 控制邏輯
圖 1：KP85302 典型應用電路
針對大功率應用場合，可靠性是客戶器件選型的首要考慮因素。對柵極驅動器而言，可靠性從兩個方面來衡量，分別是開關節點負壓能力和開關節點瞬態電壓變化率水平。
亮點 1：開關節點負壓能力
在半橋拓撲應用中，通常使用感性負載，同時因為功率器件自身寄生電感和功率回路寄生電感，在高側功率管關斷時，續流回路在開關節點會產生負壓。該負壓包含一個較大的動態尖峰負壓和一個較低的靜態負壓，如圖 2 所示。
圖 2：開關電流路徑及 VS 電壓
當開關節點負壓越大時，柵極驅動芯片內部器件受壓更高，更容易擊穿失效，同時開關節點負壓越大，導致柵極驅動芯片高側供電節點 HB 瞬態電壓越低，影響輸入輸出的可靠控制。因此，更高的開關節點負壓承受能力可以為功率系統運行帶來更強的可靠性。
KP8530X 系列的開關節點負壓能力測試波形如下：
圖 3：KP8530X 開關節點負壓測試波形
在 VDD 電源電壓為 15V，輸入 HIN 控制信號為 20K 開關頻率情況下，當開關節點負壓拉到 -13.9V 時，輸入信號 HIN 仍能可靠控制輸出信號 HO。在同樣測試條件下，綜合對比測試市面上幾款同類產品，必易微 KP8530X 系列，負壓承受能力與國際一線品牌承受能力相當，具有顯著優勢。
亮點 2：開關節點高 dv/dt 噪聲抑制能力
高壓柵極驅動器高側驅動電路多采用自舉式電路結構，利用柵極驅動器內部的電平移位電路可將低壓邏輯控制信號傳遞至高側端。由于高側控制驅動端電路參考于開關節點，在高速開關狀態下，芯片內部的寄生電流會通過耦合路徑傳遞至低壓側，當芯片內部存在失配時，會產生差模干擾信號，從而影響正確的輸入輸出邏輯。
KP8530X 系列采用必易微特有的電平位移和共模噪音抑制技術，可有效抑制開關節點高速開關過程中產品的共模噪音干擾，防止誤觸發，從而保證系統正?？煽窟\行。
根據實測數據，KP8530X 柵極驅動器的 dV/dt 能力可保證高達 50V/nS 的能力，并具有較大的可靠性裕量。
圖 4：輸出開關節點 dV/dt 變化 (66V/nS)
此外，KP8530X 柵極驅動器系列集成高壓自舉二極管，具有超快恢復特性的自舉二極管用于提供高側自舉電容充電路徑，集成的電阻可限制自舉電容充電瞬間的浪涌電流。
圖 5：內部集成自舉二極管
在半橋應用拓撲中，如圖 6 所示，功率地上振蕩電流引起的驅動器輸入信號尖峰電壓和振鈴是一個常見的問題，當振鈴過大時會使得輸入控制信號的邏輯高低判別發生錯誤，為解決這個問題，KP8530X 系列內置斯密特濾波電路，可有效提高輸入引腳抗干擾能力。同時在邏輯控制上，當輸入浮空或輸入脈沖寬度不足時，可使輸出仍保持低電平，防止 HO 和 LO 輸出響應窄脈寬或振鈴，造成功率器件意外打開或關閉。
圖 6：輸入信號尖峰及振鈴
圖 7：輸入信號負壓耐受能力測試 (-5V)
同時，KP8530X 系列具有上下側欠壓鎖定 (UVLO) 功能，確保半橋柵極驅動器驅動的外圍功率器件有足夠的柵極電壓，以完全打開功率器件。KP8530X 系列集成內部互鎖和死區保護功能，在輸出狀態改變時，可自動插入死區，確保柵極驅動器高低側一側打開前，另一側完全關斷，防止高低側共通的情況發生。
總結
必易微全新推出的 KP8530X 系列兼具高可靠性、高集成度特色，是一套高可靠性柵極驅動產品，可滿足大多數消費、家電及工業應用場景對于可靠性的需求。
