如何赋能新一代宽带隙半导体？这三类隔离栅极驱动器了解一下~

目前，宽带隙半导体GaN和SiC的使用数量正在急剧增加，但是并非所有栅极驱动器都适合使用这些技术，ADI针对这些GaN和SiC产品提供了丰富栅极驱动器，并将栅极驱动器分为三类：第一类是简单栅极驱动器；第二类是监控栅极驱动器；第三类是可编程栅极驱动器。这些驱动器是根据复杂程度和系统需求来进行分类。

顾名思义，基于iCoupler技术的简单栅极驱动器通常引脚数量少、尺寸小，但传输延迟极低，且具有高共模瞬变抗扰度和UVLO等保护功能，这类驱动器的路径始终保持正向，始终向输出端传输。如果无需提供短路保护，那么您可以选择简单栅极驱动器，这类驱动器具有速度快、性能可靠且价格更低。

ADuM4121为2 A隔离式、单通道驱动器简单栅极驱动器，采用iCoupler®技术提供精密隔离。ADuM4121提供5 kV rms隔离，。这些隔离器件将高速CMOS与单芯片变压器技术融为一体，具有优于脉冲变压器和栅极驱动器组合等替代器件的出色性能特征。ADuM4121采用2.5 V至6.5 V输入电压工作，可与较低电压系统兼容。与采用高压电平转换方法的栅极驱动器相比，ADuM4121的输入与输出之间具有真电气隔离优势。

ADuM4121集成内部米勒箝位，在2 V时可在栅极驱动输出的下降沿上激活，提供具有较低阻抗路径的驱动栅极，以减少米勒电容感应导通的可能性。此外，ADuM4121有很多选项可用于热关断使能或禁用。因此，ADuM4121可在各种开关电压范围内对绝缘栅极双极性晶体管(IGBT)/金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)配置的开关特性进行可靠控制。

对于监控栅极驱动器，它可能提供一些类型的保护功能，并向初级端提供一些反馈，例如故障报告，或者通过就绪引脚告知您次级侧已启动和运行。

ADuM4135是监控栅极驱动器的一员，它的额定CMTI高于100kV/us，与ADuM4121一样它也有一个内部米勒箝位。此外，还提供去饱和保护或短路保护，可以给高电压和高开关速度应用带来诸多重要优势，这种驱动器常用于碳化硅拓扑。ADuM4135是驱动SiC/GaN MOS的优质选择，出色的传播延迟优于50 ns，通道间匹配小于5 ns，共模瞬变抗扰度 (CMTI) 优于100 kV/μs，单一封装能够支持高达1500 VDC的全寿命工作电压。

ADuM4135采用16引脚宽体SOIC封装，包含米勒箝位，以便栅极电压低于2 V时实现稳健的SiC/GaN MOS或IGBT单轨电源关断。输出侧可以由单电源或双电源供电。去饱和检测电路集成在ADuM4135上，提供高压短路开关工作保护。去饱和保护包含降低噪声干扰的功能，比如在开关动作之后提供300 ns的屏蔽时间，用来屏蔽初始导通时产生的电压尖峰。内部500 µA电流源有助于降低器件数量；如需提高抗噪水平，内部消隐开关也支持使用外部电流源。考虑到IGBT通用阈值水平，副边UVLO设置为11 V。ADI公司iCoupler芯片级变压器还提供芯片高压侧与低压侧之间的控制信息隔离通信。芯片状态信息可从专用输出读取。器件原边控制器件在副边发生故障后复位。

可编程栅极驱动器属于复杂程度更高的驱动器，一般可以通过SPI进行一些通信，用于变更系统模式和读取不同的寄存器故障。如果您要使用包含GaN或SiC的系统，有时您需要提供短路保护，对于这些系统您一般需要使用监控栅极驱动器或可编程栅极驱动器。

ADuM4138 是一款已针对绝缘栅极双极晶体管 (IGBT) 驱动进行优化的单通道栅极驱动器，基于iCoupler® 技术在输入信号和输出栅极驱动器之间实现隔离。最为重要的是，ADuM4138集成了隔离式反激控制器，所以只需开启变压器即可为整个系统提供隔离电源，可实现简单的二次电压生成，集成了过流检测功能，可在发生去饱和事件和/或过流事件的情况下保护 IGBT。在发生故障的情况下，过流检测可与高速两级关闭功能相结合。下图为具有隔离式反激控制器的高电压隔离式IGBT栅极驱动器ADuM4138评估板。

ADuM4138 为MOSFET提供一个米勒箝位控制信号，可在使用单轨电源的情况下在米勒箝位电压阈值降至低于 GND2 以上 2 V 时实现 IGBT 关闭。可以在进行或不进行米勒箝位操作的情况下使用单极次级电源工作。如果开启后栅极电压未在允许的时间内（通常为 12.8 μs）上升到内部阈值以上，低栅极电压检测电路可触发故障。低电压检测电路可检测导致栅极短路或弱驱动的 IGBT 器件故障。

之所以称为可编程栅极驱动器，ADuM4138可通过SPI进行编程，它具有许多功能，它具有出色的通信功能，可编程能力和灵活性，器件初级侧的串行外设接口 (SPI) 总线为 ADuM4138 提供温度感应二极管增益和偏移的场内编程功能。值存储在器件次级端的电子可擦可编程只读存储器 (EEPROM) 中。此外，可以对特定的VDD2 电压、温度感应报告频率和过流消隐时间进行编程。ADuM4138还可为过流事件、远程温度过热事件、UVLO、热关断 (TSD) 和去饱和检测提供隔离式故障报告。