【導讀】隨著(zhù)設計人員在不斷縮小的印刷電路板(PCB)設計中實(shí)現更多的功能，集成式半橋驅動(dòng)器變得越來(lái)越常用。盡管PCB越來(lái)越小巧，但功率級別和功能要求卻不斷提高。這使一些工程師在傳統分立式半橋設計和DRV8320等集成度更高的三相設計之間舉棋不定。在本文中，我將通過(guò)列舉無(wú)刷直流電機驅動(dòng)器兩種集成電路(IC)的說(shuō)明數據，比較兩種設計的優(yōu)缺點(diǎn)。
我們首先看看集成式設計和分立式設計之間的差異。
分立式半橋柵極驅動(dòng)器設計
優(yōu)勢：
● 布局簡(jiǎn)單。由于每個(gè)半橋都有自己的IC和外部元件，因此可以多次復制相同的半橋布局以支持一個(gè)、三個(gè)或六個(gè)半橋。對每個(gè)半橋使用專(zhuān)用的電機驅動(dòng)器IC，還可以縮短柵極驅動(dòng)器和金屬氧化物半導體場(chǎng)效應晶體管（MOSFET，通常稱(chēng)為FET）之間的布線(xiàn)，從而減少板上的寄生元件（稍后對此進(jìn)行詳細介紹）。
劣勢：
● 外部元件偏多。外部電源、系統保護和FET控制所需的元件會(huì )增加布局復雜性和布板空間。
● 保護特性。在簡(jiǎn)單的分立式半橋柵極驅動(dòng)器中，保護特性會(huì )受到限制或缺失。而且，在外部添加這些功能會(huì )使系統更復雜，并增加布局和原理圖設計的工作量。
集成柵極驅動(dòng)器設計
優(yōu)勢：
● 高度集成。FET柵極驅動(dòng)器和電源的支持組件集成在柵極驅動(dòng)器中，從而縮減了串聯(lián)柵極電阻器、柵極灌電流路徑二極管、柵源電壓(VGS)鉗位二極管、柵極無(wú)源下拉電阻器和電源等組件的物料清單(BOM)和組裝成本。
● 保護特性更多。漏源電壓(VDS)和VGS監視器以及電流分流放大器，無(wú)需外部組件即可全面保護外部FET、PCB和電機。
● 系統簡(jiǎn)單。一個(gè)集成電路通過(guò)故障報告和單點(diǎn)電機驅動(dòng)或關(guān)斷組合選項即可控制所有電機功能。
劣勢：
● 布局復雜。一個(gè)驅動(dòng)器意味著(zhù)您必須將布線(xiàn)從一個(gè)中心點(diǎn)引出至六個(gè)FET，這會(huì )使布線(xiàn)更長(cháng)，并可能增加PCB的寄生效應（將在下一節中詳細說(shuō)明）。
通常，使用集成柵極驅動(dòng)器和分立式柵極驅動(dòng)器會(huì )產(chǎn)生不同的PCB布局寄生效應。傳統觀(guān)點(diǎn)認為，集成布局需要更長(cháng)的柵極和源極布線(xiàn)，這會(huì )導致寄生效應比分立式布局更明顯。
關(guān)于使用建模和仿真軟件，在本文的第二部分中(點(diǎn)擊閱讀原文查看)我分析了兩種不同布局的寄生電感和電阻，以便準確了解兩種設計之間的差異。圖1是我的分析結果匯總。
圖1：集成柵極驅動(dòng)器與分立式柵極驅動(dòng)器比較
注意：集成式設計采用一個(gè)較近的半橋（B相）和兩個(gè)較遠的半橋（A相和C相），而分立式設計將同一種布局復制了三次。因此集成設計列出了最小值和最大值，而分立式設計僅為每個(gè)參數列出一個(gè)值。
結果出乎意料：集成半橋柵極驅動(dòng)器和分立式半橋柵極驅動(dòng)器的寄生電感和阻抗差異很小。集成柵極驅動(dòng)器不會(huì )顯著(zhù)增加寄生元件的參數值，因此仍具有提供重要保護、縮減BOM和解決方案尺寸等優(yōu)勢。
綜上所述，DRV8320等集成柵極驅動(dòng)器是減小分立式設計尺寸的理想選擇，一定會(huì )讓您的無(wú)刷直流電機更好地工作。
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