ZHDA171 June 2026 F28377D-SEP , INA901-SP , SN54SLC8T245-SEP , TPS7A4501-SP , TPS7H1121-SEP , TPS7H1121-SP , TPS7H5020-SEP , TPS7H5020-SP , TPS7H6101-SEP
图 3-1 TIDA-010984 设计,采用 2.4W PSR 反激式偏置电源(右上角)和 LAUNCHXL-F28379D(下方)六个半桥功率级基于 TPS7H6101-SEP。它是一个耐辐射的 200V GaN 功率 FET 半桥,集成了从底层设计的耐辐射栅极驱动器。相同的栅极驱动技术也可作为一系列分立半桥驱动器提供:TPS7H6003-SP、TPS7H6013-SP、TPS7H6023-SP、TPS7H6005-SP、TPS7H6015-SP、TPS7H6025-SP、TPS7H6005-SEP、TPS7H6015-SEP、TPS7H6025-SEP。这提供了具有高拉灌电流能力的分离输出、专用的高-低和低-高死区配置,以及高侧与低侧开关之间的低延迟匹配,以实现最佳的开启和关断开关行为。此外,它展示了非常出色的单粒子效应性能(SET、SEFI、SEL),并已验证在高达 75 MeV•cm²/mg 条件下无交叉传导事件。借助 TPS7H6101-SEP,所有这些能力都以完全集成的半桥功率级形式提供,其中包含功率 GaN FET,使设计人员能够非常轻松地实现高度优化的航天级电机驱动功率级设计。FET 的集成自然地确保了驱动器和 FET 之间尽可能低的走线阻抗,从而最小化寄生阻抗,实现理想的开关特性。最佳的压摆率和死区时间已由供应商最大程度地解决。本应用手册中讨论的电机控制功率级设计进一步利用了单 PWM 控制模式。仅向功率级提供单个 PWM 信号。互补信号在功率级器件内部生成,具有可调死区时间,并确保 PWM 信号生成中的任何问题都不会导致直通事件。实现的死区时间遵循 TI 在 TPS7H6101-SEP 数据表中的建议。
功率级器件外部的唯一额外保护是 FET 源极和漏极引脚之间的肖特基二极管。与 IGBT 或硅 MOSFET 不同,GaN FET 中没有反向二极管。如果突然断电或电源开关的两个 FET 意外关断而电机中仍有能量,该二极管可为电流提供受控路径,避免产生过高的峰值电压。
请注意,在本应用手册的设计中,仅为低侧添加了肖特基二极管,以支持测试和调试思路。对于实际产品实现,建议为所有 FET 添加此类二极管。
TPS7H6101-SEP 提供两种自举充电选项:从 VIN 直接充电和通过其内部自举开关充电。本应用手册中使用的 PCB 为这两种选项都提供了支持。实际测试结果是使用直接充电选项获得的,如图图 3-2 和图 3-3 所示:安装了 R78 和 D8,未安装 R80 和 C46,以仅验证直接充电。
图 3-2 仅安装了从 VIN 直接充电的自举选项
图 3-3 左图:TPS7H6101-SEP 布局的顶视图。仅需要非常有限数量的外部元件。底部无元件(右图)。