簡介

半橋柵極驅(qū)動(dòng)器通常使用二極管來產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)半橋配置系統(tǒng)中浮動(dòng)開關(guān)所需的高側(cè)偏置電壓。該二極管稱為自舉二極管，是半橋柵極驅(qū)動(dòng)器工作的關(guān)鍵部分。由于自舉二極管非常重要,許多半橋柵極驅(qū)動(dòng)器 IC 將自舉二極管集成在 IC 內(nèi)部，以節(jié)省布板空間并降低物料清單 (BOM) 中的二極管成本。然而，許多半橋柵極驅(qū)動(dòng)器 IC 并未包含自舉二極管，需要用戶放置外部自舉二極管。本文檔闡述了兩種方案的權(quán)衡考量，以針對不同的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)最佳方案。

自舉二極管功能

自舉電路主要由三個(gè)元件組成：自舉二極管 (Dboot)、電容器 (Cboot) 和電阻器 (Rboot)。

有關(guān)自舉電路工作原理和元件選擇的說明，請參閱“針對半橋配置的自舉電路選擇”。

集成自舉二極管的優(yōu)勢

UCC27301A 等半橋柵極驅(qū)動(dòng)器 IC 在器件內(nèi)部集成了自舉二極管，無需放置外部二極管。省去外部自舉二極管不僅能節(jié)省電路板上該二極管的占用空間（節(jié)省空間量隨板上驅(qū)動(dòng)器數(shù)量倍增），還能降低外部二極管的成本及 BOM 復(fù)雜度。最后，集成式自舉二極管專為通用應(yīng)用設(shè)計(jì)，可節(jié)省電路設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)自舉二極管電路的時(shí)間和精力。

集成方案節(jié)省的空間和成本具體數(shù)值，取決于所替換的二極管類型。自舉二極管需依據(jù)系統(tǒng)最大電壓、啟動(dòng)時(shí)間以及工作過程中可接受的壓降來進(jìn)行選擇。例如，設(shè)計(jì)用于 >600V 操作且滿足高電壓間距要求（如爬電距離）的自舉二極管，其封裝尺寸要大于適用于 48V 系統(tǒng)的二極管。因此，盡管所有系統(tǒng)都能從集成方案中獲得空間和成本收益，但收益幅度會(huì)因具體的系統(tǒng)以及帶集成二極管的柵極驅(qū)動(dòng)器 IC 的可用選項(xiàng)而異。

外部自舉二極管的優(yōu)勢

外部自舉二極管的主要優(yōu)勢在于提高了設(shè)計(jì)靈活性。借助外部自舉二極管，設(shè)計(jì)人員可以根據(jù)應(yīng)用所需的確切規(guī)格來調(diào)整 Dboot 和 Rboot 元件的大小。對于外部二極管，可以將 Rboot 與 Dboot 串聯(lián)放置并根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整。對于集成二極管，若要串聯(lián)電阻，必須將電阻也串聯(lián)到 VDD、HB 或 HS 引腳。因此，外部自舉二極管可以在不影響柵極驅(qū)動(dòng)環(huán)路的前提下更靈活地調(diào)整自舉電路參數(shù)。

設(shè)計(jì)靈活性還體現(xiàn)在可用二極管的不同類型上。外部二極管支持使用肖特基或 SiC 肖特基二極管，這類二極管通常不適用于集成柵極驅(qū)動(dòng)器 IC。肖特基二極管的正向壓降和反向恢復(fù)損耗通常低于內(nèi)部自舉二極管，因此非常適合某些系統(tǒng)（例如在高開關(guān)頻率下使用 GaN 的系統(tǒng)）。此外，許多高壓 (>600V) 半橋驅(qū)動(dòng)器的自舉二極管動(dòng)態(tài)電阻 (Rd) 在數(shù)十或數(shù)百歐姆范圍內(nèi)，而分立式二極管的 Rd 通常為幾歐姆或更低。較低的 Rd 可實(shí)現(xiàn)更高的開關(guān)頻率和占空比，因此外部自舉二極管適用于具有更高開關(guān)頻率要求的系統(tǒng)。

外部自舉二極管的另一個(gè)優(yōu)勢是多渠道采購靈活性。要使用帶集成自舉二極管的柵極驅(qū)動(dòng)器 IC，每個(gè)多渠道采購選項(xiàng)都必須具有一個(gè)性能足夠相似的二極管才能在系統(tǒng)中工作。然而，對于外部二極管，有一些行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)二極管，如 1N4148、MURS160 和 ES1D 二極管，這些二極由許多不同的制造商提供。由于這些標(biāo)準(zhǔn)二極管的規(guī)格相似，它們更容易實(shí)現(xiàn)多渠道采購。。

結(jié)語

集成自舉二極管有助于節(jié)省布板空間和成本，并在許多系統(tǒng)中得到了應(yīng)用。這些優(yōu)勢顯而易見且易于理解，但外部自舉二極管也有一些優(yōu)勢。主要體現(xiàn)在規(guī)格、多渠道采購和通過 Rboot 進(jìn)行調(diào)整方面，外部自舉二極管提供了更大的靈活性。

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