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高压电路设计中的功率晶体管有很多选择，例如 Si MOSFET、IGBT 和 SiC MOSFET。不同的功率晶体管技术可能需要不同的栅极驱动电压。本应用手册介绍了如何在驱动某些功率晶体管时使用两个隔离式开关驱动器来实现更高的m6体育。
何时应该级联两个 TPSI3050 器件
在汽车行业，电动汽车 (EV) 和混合动力电动汽车 (HEV) 使用高达 400V 或 800V 的电池。在电网基础设施和电力输送的工业应用中，通常使用 120Vac 或 240Vac 控制。这些是需要高压开关技术的高压 (HV) 系统。该领域常见的解决方案是 Si MOSFET、IGBT 和 SiC MOSFET 图 2-1。TPSI3050-Q1 为汽车应用提供 5kV 增强型隔离和AEC-Q100 认证，而 TPSI3050 为工业应用提供 3kV 基本隔离。

图 2-1. 基于功能的电源开关定位

图 2-2 显示了三种不同功率晶体管的 ID 与 VDS（或 VCE）曲线。可以从这些曲线中提取 MOSFET 的 RDS(ON)；RDS(ON) 越低，晶体管的功率耗散越低。估计最低 RDS(ON) 时，可以使用 ID、VDS 和 VGS 之间的关系。对于相同ID 电流（不同 VGS 曲线），VDS 压降越高，得到的 RDS(ON) 越高。对于 IGBT，曲线代表集电极-发射极电压降(VCE)。VCE 越高，IGBT 的功率耗散就越高。因此，对于给定的集电极电流运行，以较高的 VGE 运行 IGBT 来实现较低的 VCE，从而降低功率耗散，这一点很有用。
对于 Si MOSFET（图 2-2 左图），当 VGS 大于 7V 且 MOSFET 处于欧姆区域时，RDS(ON) 处于可能的最低值。欧姆区域显示了 VGS 大于 7V 的重叠曲线，代表相对恒定的 RDS(ON)。TPSI3050 产生适用于许多 Si MOSFET 的10V 栅极驱动。对于 IGBT 和 SiC MOSFET，理想工作条件可能需要更高的 VGS 电压才能获得全面增强。
IGBT 和 SiC MOSFET 对驱动电压的依赖性更高，如图 2-2 中具有不同斜率的线性区 (IGBT) 或欧姆区(MOSFET) 所示。如果用于 IGBT 或 SiC MOSFET 功率开关的 VGE (IGBTs)/VGS (SiC MOSFET) 不足，则可能会出现高传导损耗。高传导损耗可能导致电源开关的潜在损坏。必须注意确保了解热特性，并确保不违反器件的安全工作区。对于该 IGBT（图 2-2 的中心图），需要高于 15V 的 VGE，以获得更低的 VCE，从而降低功率耗散。对于 SiC MOSFET（图 2-2 的右图），RDS(ON) 在很大程度上取决于 VGS，20V 将提供最低的 RDS(ON)。
这些示例说明了级联两个 TPSI3050 器件将提供理想栅极驱动，以减少传导损耗。TPSI3050 会产生一个 10V 的浮动次级电源，当两个器件级联时，它们可以组合，以获得更高的电压电平。两个 TPSI3050 器件可实现高达20V 的栅极驱动电压。此外，它还可以配置为提供其他选项，例如 -5V 至 15V。图 3-1 显示了如何配置两个TPSI3050 器件，以获得 -5V 至 15V 和 0V 至 20V 的电压。

如何正确级联两个 TPSI3050 器件
TPSI3050 具有浮动辅助电源，由于该特性，它可以使用 VDRV 信号引导另一个 TPSI3050 器件。要实现 0V 至20V 的栅极驱动电压，请将底部 TPSI3050 器件的 VSSS 连接到功率晶体管的源极，将顶部 TPSI3050 器件的VDRV 连接到功率晶体管的栅极。要创建从 -5V 到 15V 的电压驱动，请将底部 TPSI3050 器件的 VDDM 连接到功率晶体管的源极。图 3-3 中的示波器捕获显示了两种不同配置的结果。 
总结
在为功率晶体管选择驱动器时，一定要确保提供适当的栅极驱动电压，以充分增强功率开关，并更大限度地减少功率损耗。HV 系统中颇受欢迎的功率晶体管选择是 Si MOSFET、SiC MOSFET 和 IGBT。通常 IGBT 和 SiCMOSFET 需要比 Si MOSFET 更高的栅极驱动电压才能充分增强器件。虽然一个 TPSI3050 器件可以为 SiMOSFET 提供足够的栅极驱动电压，但两个 TPSI3050 器件可以提供不同的栅极驱动电压选项，以优化 IGBT 和SiC MOSFET 的功耗。