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基础无刷栅极驱动器设计 —— 第2部分

2017-12-19 10:26:33     来源:半导体器件应用网     作者:德州仪器供稿    

进入这一部分之前,让我们回顾一下第1部分:

无刷直流电机很酷(可以帮您结交朋友)。

没有人喜欢谈论实际的硬件(但是我打算这么做)。

分立式和集成式栅极驱动器各有优缺点。

我可以整天谈论功能和优点,但工程师想看的是一些真正的电路。在这篇博文中,我将直接比较分立式和集成式栅极驱动架构,展示两者的电路板级差异。

原理图和布局比较的两个关键指标是组件数量和解决方案尺寸。第一个度量标准是: 元件数量。这在原理图完成后可以相对容易地找到。然而,解决方案尺寸的估算更加复杂。我经常看到在集成电路元件尺寸上简单标注的解决方案尺寸。但是我发现这其实非常不准确,因为它并未考虑外部元件、元件与电路板上的布线之间需要的间隙。

我在本地设计软件上花费了一些时间,为无刷直流电机驱动器创建分立式和集成式栅极驱动器架构的并行原理图和布局。我选择了TI一款分立式栅极驱动器和DRV8320作为我的集成式栅极驱动器。另外,我使用了NexFET™功率MOSFET 的标准QFN封装。虽然这种设计恰好使用标准分立式FET,但TI最近推出了两款可用于此应用的垂直集成的半桥式电源块,节省了更多的设计空间。这个运用使我因自己贫乏的电路图和布局技巧倍感压力,但是我希望这些图片对那些想要比较这两种无刷直流架构的人有所帮助。
 

 

分立式栅极驱动器

集成式栅极驱动器

原理图

基础无刷栅极驱动器设计 —— 第2部分 基础无刷栅极驱动器设计 —— 第2部分

二维布局

基础无刷栅极驱动器设计 —— 第2部分 基础无刷栅极驱动器设计 —— 第2部分

三维布局

基础无刷栅极驱动器设计 —— 第2部分 基础无刷栅极驱动器设计 —— 第2部分

栅极驱动器布局

基础无刷栅极驱动器设计 —— 第2部分
面积:46.84 mm2(重复三次)
基础无刷栅极驱动器设计 —— 第2部分
面积:54.54mm2
 

栅极驱动器供应布局

基础无刷栅极驱动器设计 —— 第2部分
面积:47.89mm2

集成到栅极驱动器

总组件

集成电路:4

场效应管(FET):6

电阻器:20

电容器:12

二极管:6

集成电路:1

场效应管:6

电阻器:2

电容器:5

二极管:0

表1:分立式栅极驱动器与集成式栅极驱动器

这个看似速效的项目注入了很多设计和想法。从上面可以猜到,为简化浏览,我决定创建一个没有内层的双层电路板。不过,这意味着在布局上需要投入更多心思。同样,分立式栅极驱动器上的栅极驱动设置组件和集成式栅极驱动器上的IDRIVE引脚组件需要进行调整,以便从外部FET获得可接受的上升和下降次数。布局部分还有许多小的调整,以便实现两种解决方案的最小尺寸。

本文由大比特资讯收集整理(www.big-bit.com)

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