2 何時應該級聯兩個 TPSI3050 器件

在汽車行業，電動汽車 (EV) 和混合動力電動汽車 (HEV) 使用高達 400V 或 800V 的電池。在電網基礎設施和電力輸送的工業應用中，通常使用 120Vac 或 240Vac 控制。這些是需要高壓開關技術的高壓 (HV) 系統。該領域常見的解決方案是 Si MOSFET、IGBT 和 SiC MOSFET 圖 2-1。TPSI3050-Q1 為汽車應用提供 5kV 增強型隔離和 AEC-Q100 認證，而 TPSI3050 為工業應用提供 3kV 基本隔離。

圖 2-2 顯示了三種不同功率晶體管的 I_D 與 V_DS（或 V_CE）曲線。可以從這些曲線中提取 MOSFET 的 R_DS(ON)；R_DS(ON) 越低，晶體管的功率耗散越低。估計最低 R_DS(ON) 時，可以使用 I_D、V_DS 和 V_GS 之間的關系。對于相同 I_D 電流（不同 V_GS 曲線），V_DS 壓降越高，得到的 R_DS(ON) 越高。對于 IGBT，曲線代表集電極-發射極電壓降 (V_CE)。V_CE 越高，IGBT 的功率耗散就越高。因此，對于給定的集電極電流運行，以較高的 V_GE 運行 IGBT 來實現較低的 V_CE，從而降低功率耗散，這一點很有用。

對于 Si MOSFET（圖 2-2 左圖），當 V_GS 大于 7V 且 MOSFET 處于歐姆區域時，R_DS(ON) 處于可能的最低值。歐姆區域顯示了 V_GS 大于 7V 的重疊曲線，代表相對恒定的 R_DS(ON)。TPSI3050 產生適用于許多 Si MOSFET 的 10V 柵極驅動。對于 IGBT 和 SiC MOSFET，理想工作條件可能需要更高的 V_GS 電壓才能獲得全面增強。

IGBT 和 SiC MOSFET 對驅動電壓的依賴性更高，如圖 2-2 中具有不同斜率的線性區 (IGBT) 或歐姆區 (MOSFET) 所示。如果用于 IGBT 或 SiC MOSFET 功率開關的 V_GE (IGBTs)/V_GS (SiC MOSFET) 不足，則可能會出現高傳導損耗。高傳導損耗可能導致電源開關的潛在損壞。必須注意確保了解熱特性，并確保不違反器件的安全工作區。對于該 IGBT（圖 2-2 的中心圖），需要高于 15V 的 V_GE，以獲得更低的 V_CE，從而降低功率耗散。對于 SiC MOSFET（圖 2-2 的右圖），R_DS(ON) 在很大程度上取決于 V_GS，20V 將提供最低的 R_DS(ON)。

這些示例說明了級聯兩個 TPSI3050 器件將提供理想柵極驅動，以減少傳導損耗。TPSI3050 會產生一個 10V 的浮動次級電源，當兩個器件級聯時，它們可以組合，以獲得更高的電壓電平。兩個 TPSI3050 器件可實現高達 20V 的柵極驅動電壓。此外，它還可以配置為提供其他選項，例如 -5V 至 15V。圖 3-1 顯示了如何配置兩個 TPSI3050 器件，以獲得 -5V 至 15V 和 0V 至 20V 的電壓。