【導讀】隨著設計人員在不斷縮小的印刷電路板(PCB)設計中實現更多的功能，集成式半橋驅動器變得越來越常用。盡管PCB越來越小巧，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(tǒng)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，我將通過列舉無刷直流電機驅動器兩種集成電路(IC)的說明數據，比較兩種設計的優(yōu)缺點。
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器設計
優(yōu)勢：
● 布局簡單。由于每個半橋都有自己的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、三個或六個半橋。對每個半橋使用專用的電機驅動器IC，還可以縮短柵極驅動器和金屬氧化物半導體場效應晶體管（MOSFET，通常稱為FET）之間的布線，從而減少板上的寄生元件（稍后對此進行詳細介紹）。
劣勢：
● 外部元件偏多。外部電源、系統(tǒng)保護和FET控制所需的元件會增加布局復雜性和布板空間。
● 保護特性。在簡單的分立式半橋柵極驅動器中，保護特性會受到限制或缺失。而且，在外部添加這些功能會使系統(tǒng)更復雜，并增加布局和原理圖設計的工作量。
集成柵極驅動器設計
優(yōu)勢：
● 高度集成。FET柵極驅動器和電源的支持組件集成在柵極驅動器中，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(jiān)視器以及電流分流放大器，無需外部組件即可全面保護外部FET、PCB和電機。
● 系統(tǒng)簡單。一個集成電路通過故障報告和單點電機驅動或關斷組合選項即可控制所有電機功能。
劣勢：
● 布局復雜。一個驅動器意味著您必須將布線從一個中心點引出至六個FET，這會使布線更長，并可能增加PCB的寄生效應（將在下一節(jié)中詳細說明）。
通常，使用集成柵極驅動器和分立式柵極驅動器會產生不同的PCB布局寄生效應。傳統(tǒng)觀點認為，集成布局需要更長的柵極和源極布線，這會導致寄生效應比分立式布局更明顯。
關于使用建模和仿真軟件，在本文的第二部分中(點擊閱讀原文查看)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：集成柵極驅動器與分立式柵極驅動器比較
注意：集成式設計采用一個較近的半橋（B相）和兩個較遠的半橋（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參數列出一個值。
結果出乎意料：集成半橋柵極驅動器和分立式半橋柵極驅動器的寄生電感和阻抗差異很小。集成柵極驅動器不會顯著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等集成柵極驅動器是減小分立式設計尺寸的理想選擇，一定會讓您的無刷直流電機更好地工作。
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