在此应用中，开关驱动器的作用是对电源开关进行脉宽调制 (PWM)，以便向负载提供电流，并在收到指令时将其关断以停止负载电流。PTC 加热器应用的开关频率 (F_SW) 通常可达 20kHz。高侧开关驱动器也必须以 100% 占空比运行。实现电源开关的开关控制有两种解决方案：使用栅极驱动器或固态继电器。这两种解决方案各有优缺点。

如果选择栅极驱动器作为开关驱动方法，设计人员可以灵活地使用单通道栅极驱动器（可驱动一个电源开关）或双通道栅极驱动器（可独立驱动两个电源开关）。使用单通道驱动器时，可将栅极驱动器放置在靠近电源开关的位置，以减少栅极环路中的振铃。而使用双通道驱动器则可以降低总系统成本和减小 PCB 面积。例如，如果设计中有一个负载并包含一个高侧开关和一个低侧开关，则可以为每个电源开关使用 1 个单通道栅极驱动器，或使用 1 个双通道栅极驱动器来驱动这两个电源开关。而如果设计中有两个并联负载、两个高侧开关和两个低侧开关，则有以下方案可供选择：

• 每个电源开关一个单通道驱动器（请参阅图 3-12）
  图 3-12 每个电源开关一个单通道驱动器
• 使用一个双通道栅极驱动器来驱动每个桥臂的高侧和低侧，但前提是可以禁用栅极驱动器的死区时间控制功能，并且通道间的爬电距离足够宽，以符合系统要求（请参阅图 3-13）
  图 3-13 使用一个双通道栅极驱动器驱动每个桥臂的高侧和低侧
• 两个高侧开关一个双通道驱动器，两个低侧开关一个双通道驱动器（请参阅图 3-14）
  图 3-14 两个高侧开关一个双通道驱动器，两个低侧开关一个双通道驱动器

了解开关栅源（或基极-发射极）电压的建议范围后，我们可以确定栅极驱动器的正确欠压锁定 (UVLO)。通常，TI 建议设计人员选择 UVLO 比建议栅源电压低约 3V 的栅极驱动器，以应对电源和开关瞬态的变化并确保高效的开关。

栅极驱动器可以在负载发生短路故障时帮助安全地关断电源开关。这既可以通过使用独立的负载电流监测电路（如节 3.10中所述）来实现，也可以通过使用栅极驱动器本身中集成的过流检测功能来实现。将此功能集成到 IC 中可以减小整体 PCB 面积并降低成本。

栅极驱动器还可以提供电气隔离。栅极驱动器的建议隔离等级取决于所使用的电池电压、栅极驱动器是位于高侧还是低侧、隔离栅相对于人体的位置，以及系统内使用的其他安全机制。爬电距离和间隙也受到电池电压以及设计必须遵守的标准（IEC、UL 等）的影响。根据电池电压，高侧可能需要使用隔离式栅极驱动器，因为这类驱动器可以处理更高的工作电压。

对于 PTC 加热器，双通道隔离式栅极驱动器可以选择 UCC21551-Q1，它提供 DWK 封装 (10.3mm × 10.3mm) 选项。该封装提供了 3.3mm 的通道间爬电距离，能够满足高达 800V 的汽车应用要求，同时输入侧与输出侧之间的爬电距离为 8mm。如果由于拓扑或爬电需求而需要使用单通道隔离式栅极驱动器，则 UCC5350-Q1 是合适的选择。该器件提供基础型隔离（8 引脚 D 封装 (4.9mm x 6mm)）和增强型隔离（8 引脚 DWV 封装 (5.85mm x 11.5mm)）选项。此外，该器件系列还提供集成式米勒钳位选项，有助于防止电源开关误导通。

适合作为低侧驱动器的是 UCC27531-Q1，因为该器件具有强大的灌电流驱动强度 (5A)，能够与大多数高压应用中的低侧电源开关兼容。此外，该器件还采用非常紧凑的 6 引脚 DBV 封装 (2.9mm x 2.8mm)。如果需要双通道低侧驱动器，设计人员可以选择 UCC27624-Q1。该器件为其两个通道输入都提供了专用的使能引脚，使设计人员能够在发生故障时关闭一个低侧电源开关，同时使用同一栅极驱动器控制另一个低侧电源开关。

在电路板布局布线中放置栅极驱动器时，设计人员可以参考以下最佳实践。栅极驱动器应尽量靠近电源开关放置，从而缩短栅极驱动器与电源开关的栅极之间的高电流布线长度。与双通道栅极驱动器相比，单通道栅极驱动器可能更容易实现这一布局。更详细的布局最佳实践可能因栅极驱动器而异，相关信息通常会在各个栅极驱动器的数据表中提供。

固态继电器是在此类应用中驱动开关的一个可行方案。如果选择这种开关驱动方法，设计人员可以减小 PCB 面积并降低复杂性，节省成本，并使用适合典型 PTC 加热器模块开关速度的解决方案。

通过使用固态继电器，设计人员能够省去次级侧电源等一些分立式元件。如果在 PTC 负载的高侧使用固态继电器，则可以省去隔离式电源的一个绕组，并降低所需的输出功率。这也缩减了 PCB 面积和系统成本。

与栅极驱动器类似，固态继电器也可以在负载发生短路故障时断开电源开关。这既可以通过使用独立的负载电流监测电路（如节 3.10中所述）来实现，也可以通过使用固态继电器本身中集成的过流检测功能来实现。将此功能集成到 IC 中可以减小整体 PCB 面积。

固态继电器也可以包括电气隔离。确定所需隔离等级的指南与确定栅极驱动器隔离等级的指南相同。TPSI3052-Q1 是一款适用于 PTC 加热器的固态继电器。它具有增强型隔离，因此能够处理 PTC 加热器中大多数典型的高压电池电平。它还能生成自己的次级电源，这有助于简化所需的隔离式电源电路，从而简化整体设计。该器件将这些功能集成到 8 引脚 DWZ 封装 (7.5mm × 5.85mm) 中。

在这种应用中，固态继电器相对于栅极驱动器可实现的成本节省会因设计中所选元件的不同而有所变化。例如，如果使用隔离式栅极驱动器，并且在隔离式电源中需要额外的绕组来为驱动器供电，其成本可能低于使用继电器的方案。