2 何时应该级联两个 TPSI3050 器件

在汽车行业，电动汽车 (EV) 和混合动力电动汽车 (HEV) 使用高达 400V 或 800V 的电池。在电网基础设施和电力输送的工业应用中，通常使用 120Vac 或 240Vac 控制。这些是需要高压开关技术的高压 (HV) 系统。该领域常见的解决方案是 Si MOSFET、IGBT 和 SiC MOSFET 图 2-1。TPSI3050-Q1 为汽车应用提供 5kV 增强型隔离和 AEC-Q100 认证，而 TPSI3050 为工业应用提供 3kV 基本隔离。

图 2-2 显示了三种不同功率晶体管的 I_D 与 V_DS（或 V_CE）曲线。可以从这些曲线中提取 MOSFET 的 R_DS(ON)；R_DS(ON) 越低，晶体管的功率耗散越低。估计最低 R_DS(ON) 时，可以使用 I_D、V_DS 和 V_GS 之间的关系。对于相同 I_D 电流（不同 V_GS 曲线），V_DS 压降越高，得到的 R_DS(ON) 越高。对于 IGBT，曲线代表集电极-发射极电压降 (V_CE)。V_CE 越高，IGBT 的功率耗散就越高。因此，对于给定的集电极电流运行，以较高的 V_GE 运行 IGBT 来实现较低的 V_CE，从而降低功率耗散，这一点很有用。

对于 Si MOSFET（图 2-2 左图），当 V_GS 大于 7V 且 MOSFET 处于欧姆区域时，R_DS(ON) 处于可能的最低值。欧姆区域显示了 V_GS 大于 7V 的重叠曲线，代表相对恒定的 R_DS(ON)。TPSI3050 产生适用于许多 Si MOSFET 的 10V 栅极驱动。对于 IGBT 和 SiC MOSFET，理想工作条件可能需要更高的 V_GS 电压才能获得全面增强。

IGBT 和 SiC MOSFET 对驱动电压的依赖性更高，如图 2-2 中具有不同斜率的线性区 (IGBT) 或欧姆区 (MOSFET) 所示。如果用于 IGBT 或 SiC MOSFET 功率开关的 V_GE (IGBTs)/V_GS (SiC MOSFET) 不足，则可能会出现高传导损耗。高传导损耗可能导致电源开关的潜在损坏。必须注意确保了解热特性，并确保不违反器件的安全工作区。对于该 IGBT（图 2-2 的中心图），需要高于 15V 的 V_GE，以获得更低的 V_CE，从而降低功率耗散。对于 SiC MOSFET（图 2-2 的右图），R_DS(ON) 在很大程度上取决于 V_GS，20V 将提供最低的 R_DS(ON)。

这些示例说明了级联两个 TPSI3050 器件将提供理想栅极驱动，以减少传导损耗。TPSI3050 会产生一个 10V 的浮动次级电源，当两个器件级联时，它们可以组合，以获得更高的电压电平。两个 TPSI3050 器件可实现高达 20V 的栅极驱动电压。此外，它还可以配置为提供其他选项，例如 -5V 至 15V。图 3-1 显示了如何配置两个 TPSI3050 器件，以获得 -5V 至 15V 和 0V 至 20V 的电压。