实现隔离式半桥栅极驱动器的设计基础

离栅上发生容性耦合，则有可能在隔离栅上导致逻辑瞬变错误。在隔离式半桥驱动器应用中，这种情况可能在交叉传导过程中同时打开两个开关，因而可能损坏开关。隔离栅上的任何寄生电容都可能成为共模瞬变的耦合路径。

光耦合器需要以敏感度极高的接收器来检测隔离栅上传递的少量光，而且较大的共模瞬变可能扰乱其输出。可以在LED与接收器之间添加一个屏蔽，以降低光耦合器对共模瞬变电压的敏感度，这种技术被运用在多数光耦合器栅极驱动器中。

该屏蔽可以提高共模瞬变抗扰度(CMTI)，从标准光耦合器不到10kV/μs的额定值提升至光耦合器栅极驱动器的25kV/μs。虽然CMTI达到25kV/μ对许多栅极驱动器应用是合适的，但是对于瞬变电压较大的电源以及太阳能逆变器应用来说，可能需要CMTI达到50kV/μs或以上。

　　图6.基于电容的数字隔离器（CMTI<10kV/μs）

　　数字隔离器可以向其接收器提供更高的信号电平，并能承受极高的共模瞬变而不会导致数据错误。基于变压器的隔离器是四端器件，可对信号提供低差分阻抗，对噪声提供高共模阻抗，从而实现优秀的CMTI。

其它数字隔离器可能使用容性耦合来产生变化的电场，实现跨越隔离栅的数据传输。与基于变压器的隔离器不同，基于电容的隔离器是双端器件，噪声和信号共用同一传输路径。对于双端器件，信号频率需要远高于预期的噪声频率，以便隔离栅电容对信号提供低阻抗，而对噪声提供高阻抗。当共模噪声电平大到足以淹没信号时，则可能扰乱隔离器输出端的数据。

图6所示为基于电容的隔离器中发生数据扰乱示例，其中，输出信号（通道4）在仅10kV/μs的共模瞬变过程中下降了6ns，造成毛刺。注意，图中数据是在基于电容的隔离器的扰乱阈值下采集的；如果瞬变较大，扰乱可能持续更长时间，从而使MOSFET开关变得不稳定。相比之下，基于变压器的数字隔离器能够承受超过100kV/μs的共模瞬变，而输出端不会出现数据扰乱问题（见图7）。

　　图7.基于变压器的数字隔离器ADuM140x（CMTI为100kV/μs）

　　总而言之，对于隔离式半桥栅极驱动器应用，事实表明，相对于基于光耦合器和脉冲变压器的设计，基于变压器的数字隔离器具有众多优势。通过集成极大降低了解决方案尺寸和设计复杂度，时序性能大大改善。通过电流隔离输出驱动器和更高的CMTI进一步提高了鲁棒性。