在此應用中，開關驅動器的作用是對電源開關進行脈寬調制 (PWM)，以便向負載提供電流，并在收到指令時將其關斷以停止負載電流。PTC 加熱器應用的開關頻率 (F_SW) 通常可達 20kHz。高側開關驅動器也必須以 100% 占空比運行。實現(xiàn)電源開關的開關控制有兩種解決方案：使用柵極驅動器或固態(tài)繼電器。這兩種解決方案各有優(yōu)缺點。

如果選擇柵極驅動器作為開關驅動方法，設計人員可以靈活地使用單通道柵極驅動器（可驅動一個電源開關）或雙通道柵極驅動器（可獨立驅動兩個電源開關）。使用單通道驅動器時，可將柵極驅動器放置在靠近電源開關的位置，以減少柵極環(huán)路中的振鈴。而使用雙通道驅動器則可以降低總系統(tǒng)成本和減小 PCB 面積。例如，如果設計中有一個負載并包含一個高側開關和一個低側開關，則可以為每個電源開關使用 1 個單通道柵極驅動器，或使用 1 個雙通道柵極驅動器來驅動這兩個電源開關。而如果設計中有兩個并聯(lián)負載、兩個高側開關和兩個低側開關，則有以下方案可供選擇：

• 每個電源開關一個單通道驅動器（請參閱圖 3-12）
  圖 3-12 每個電源開關一個單通道驅動器
• 使用一個雙通道柵極驅動器來驅動每個橋臂的高側和低側，但前提是可以禁用柵極驅動器的死區(qū)時間控制功能，并且通道間的爬電距離足夠寬，以符合系統(tǒng)要求（請參閱圖 3-13）
  圖 3-13 使用一個雙通道柵極驅動器驅動每個橋臂的高側和低側
• 兩個高側開關一個雙通道驅動器，兩個低側開關一個雙通道驅動器（請參閱圖 3-14）
  圖 3-14 兩個高側開關一個雙通道驅動器，兩個低側開關一個雙通道驅動器

了解開關柵源（或基極-發(fā)射極）電壓的建議范圍后，我們可以確定柵極驅動器的正確欠壓鎖定 (UVLO)。通常，TI 建議設計人員選擇 UVLO 比建議柵源電壓低約 3V 的柵極驅動器，以應對電源和開關瞬態(tài)的變化并確保高效的開關。

柵極驅動器可以在負載發(fā)生短路故障時幫助安全地關斷電源開關。這既可以通過使用獨立的負載電流監(jiān)測電路（如節(jié) 3.10中所述）來實現(xiàn)，也可以通過使用柵極驅動器本身中集成的過流檢測功能來實現(xiàn)。將此功能集成到 IC 中可以減小整體 PCB 面積并降低成本。

柵極驅動器還可以提供電氣隔離。柵極驅動器的建議隔離等級取決于所使用的電池電壓、柵極驅動器是位于高側還是低側、隔離柵相對于人體的位置，以及系統(tǒng)內使用的其他安全機制。爬電距離和間隙也受到電池電壓以及設計必須遵守的標準（IEC、UL 等）的影響。根據電池電壓，高側可能需要使用隔離式柵極驅動器，因為這類驅動器可以處理更高的工作電壓。

對于 PTC 加熱器，雙通道隔離式柵極驅動器可以選擇 UCC21551-Q1，它提供 DWK 封裝 (10.3mm × 10.3mm) 選項。該封裝提供了 3.3mm 的通道間爬電距離，能夠滿足高達 800V 的汽車應用要求，同時輸入側與輸出側之間的爬電距離為 8mm。如果由于拓撲或爬電需求而需要使用單通道隔離式柵極驅動器，則 UCC5350-Q1 是合適的選擇。該器件提供基礎型隔離（8 引腳 D 封裝 (4.9mm x 6mm)）和增強型隔離（8 引腳 DWV 封裝 (5.85mm x 11.5mm)）選項。此外，該器件系列還提供集成式米勒鉗位選項，有助于防止電源開關誤導通。

適合作為低側驅動器的是 UCC27531-Q1，因為該器件具有強大的灌電流驅動強度 (5A)，能夠與大多數高壓應用中的低側電源開關兼容。此外，該器件還采用非常緊湊的 6 引腳 DBV 封裝 (2.9mm x 2.8mm)。如果需要雙通道低側驅動器，設計人員可以選擇 UCC27624-Q1。該器件為其兩個通道輸入都提供了專用的使能引腳，使設計人員能夠在發(fā)生故障時關閉一個低側電源開關，同時使用同一柵極驅動器控制另一個低側電源開關。

在電路板布局布線中放置柵極驅動器時，設計人員可以參考以下最佳實踐。柵極驅動器應盡量靠近電源開關放置，從而縮短柵極驅動器與電源開關的柵極之間的高電流布線長度。與雙通道柵極驅動器相比，單通道柵極驅動器可能更容易實現(xiàn)這一布局。更詳細的布局最佳實踐可能因柵極驅動器而異，相關信息通常會在各個柵極驅動器的數據表中提供。

固態(tài)繼電器是在此類應用中驅動開關的一個可行方案。如果選擇這種開關驅動方法，設計人員可以減小 PCB 面積并降低復雜性，節(jié)省成本，并使用適合典型 PTC 加熱器模塊開關速度的解決方案。

通過使用固態(tài)繼電器，設計人員能夠省去次級側電源等一些分立式元件。如果在 PTC 負載的高側使用固態(tài)繼電器，則可以省去隔離式電源的一個繞組，并降低所需的輸出功率。這也縮減了 PCB 面積和系統(tǒng)成本。

與柵極驅動器類似，固態(tài)繼電器也可以在負載發(fā)生短路故障時斷開電源開關。這既可以通過使用獨立的負載電流監(jiān)測電路（如節(jié) 3.10中所述）來實現(xiàn)，也可以通過使用固態(tài)繼電器本身中集成的過流檢測功能來實現(xiàn)。將此功能集成到 IC 中可以減小整體 PCB 面積。

固態(tài)繼電器也可以包括電氣隔離。確定所需隔離等級的指南與確定柵極驅動器隔離等級的指南相同。TPSI3052-Q1 是一款適用于 PTC 加熱器的固態(tài)繼電器。它具有增強型隔離，因此能夠處理 PTC 加熱器中大多數典型的高壓電池電平。它還能生成自己的次級電源，這有助于簡化所需的隔離式電源電路，從而簡化整體設計。該器件將這些功能集成到 8 引腳 DWZ 封裝 (7.5mm × 5.85mm) 中。

在這種應用中，固態(tài)繼電器相對于柵極驅動器可實現(xiàn)的成本節(jié)省會因設計中所選元件的不同而有所變化。例如，如果使用隔離式柵極驅動器，并且在隔離式電源中需要額外的繞組來為驅動器供電，其成本可能低于使用繼電器的方案。