Maxim Integrated 推出了一款碳化硅 (SiC) 隔離式柵極驅動器，用于工業(yè)市場的高效電源。該公司聲稱，與競爭解決方案相比，新設備的功耗降低了 30%，碳足跡降低了 30%。

系統(tǒng)制造商對提高其設計的能效越來越感興趣；能源效率和降低成本的結合正在成為關鍵的市場領導地位。從半導體材料的角度來看，該領域已經取得了相當大的進展，現在已經有了可以高速切換的產品，在減小尺寸的同時提高了系統(tǒng)級效率。

隨著設備變得越來越小，電源需要跟上步伐。因此，今天的設計師有一個優(yōu)先目標：最大限度地提高單位體積的功率 (W/mm3)。實現這一目標的一種方法是使用高性能電源開關。GaN（氮化鎵）和 SiC 已經為新型電力電子設備鋪平了道路，即使仍需要進一步的研發(fā)計劃來提高性能和安全性，而且即使使用這些寬帶隙 (WBG) 材料進行設計需要額外的工作設計階段。

帶隙 (eV)、擊穿場、熱導率、電子遷移率和電子漂移速度等特性是工程師可以從使用 GaN 和 SiC 等 WBG 半導體中獲得的主要好處。WBG 半導體功率開關模塊的優(yōu)點包括高電流密度、更快的開關和更低的漏源電阻 (RDS(on))。

碳化硅將在多個工業(yè)應用中設定功率速率。它的帶隙為 3.2 電子伏特 (eV)，在導帶中移動電子所需的能量提供比相同封裝規(guī)模的硅更高的電壓性能。更高的溫度工作范圍和導熱性支持高效的熱管理。

許多開關電源應用正在采用 SiC 解決方案來提高能效和系統(tǒng)可靠性。

圖 1：隔離式柵極驅動器的一般框圖

電源中的高開關頻率會導致產生噪聲的瞬變操作困難，從而使整個系統(tǒng)效率低下。與硅的化學結構相比，新技術的化學結構使新器件具有低電荷和快速切換的機會。

隔離式柵極驅動器廣泛用于驅動 MOSFET 和 IGBT 并提供電流隔離。10 kHz 以上的開關頻率在 MOSFET 和 IGBT 中很常見。然而，基于 SiC 和 GaN 的系統(tǒng)可以在更高的開關頻率下運行，而不會在過渡期間產生顯著的功率損耗。顯著的優(yōu)勢是尺寸減小和失真更少（圖 1）。

由于閂鎖現象，快速開關會產生噪聲瞬變，這可能會導致調制丟失甚至對系統(tǒng)造成永久性損壞。為了解決這個問題，需要提高用于驅動系統(tǒng)的組件的抗噪能力。開關過程中的功耗或傳導損耗會產生必須通過散熱器散發(fā)的熱量。散熱器的尺寸增加了解決方案的尺寸。

這些瞬變的強度可能是由寄生脈沖門的驅動電路造成的，從而導致短路狀況?？刂齐娫?a target="_blank">轉換器的驅動電路的設計必須能夠承受這些噪聲源，從而承受可能的二次短路。驅動電路承受這些共模噪聲瞬變的能力由共模瞬變抗擾度 (CMTI) 定義，CMTI 以 kV/μs 表示，它是所有柵極驅動器處理兩個獨立接地之間的差分電壓的關鍵參數參考（隔離柵極驅動器）。了解和測量對這些瞬變的敏感性是設計新電源的重要一步。

該新MAX22701E 驅動器具有的300千伏/微秒，這導致更長的系統(tǒng)正常運行時間高CMTI免疫力。該驅動器專為太陽能逆變器、電機驅動器和儲能系統(tǒng)等大功率工業(yè)系統(tǒng)中的開關電源而設計。MAX22701E 兼容驅動 SiC 或 GaN FET。技術規(guī)范可顯著減少停機時間和能源損失。MAX22701E采用8引腳(3.90 x 4.90mm)窄體SOIC封裝，擴展溫度范圍為-40至+125°C(圖2)。

圖 2：MAX22701E 框圖

高 CMTI 決定了驅動器兩側的正確操作，從而最大限度地減少錯誤，從而決定所用柵極驅動器的穩(wěn)健性。CMTI 是與隔離器相關的三個關鍵特性之一。其他關鍵特性是傳播延遲匹配和工作電壓。MAX22701E 在高端和低端柵極驅動器之間提供業(yè)界最低的 5ns（最大值）部件間傳播延遲匹配。這有助于最大限度地減少晶體管死區(qū)時間并最大限度地提高功率效率。該部件可提供 60 秒內 3kVRMS 的穩(wěn)健電流隔離。

審核編輯：劉清