在系統設計中，由于封裝尺寸要求進而使用隔離柵極驅動器作為分立元件可以降低整體系統成本。本文將介紹隔離柵極驅動器，離散柵極驅動器，組件集成和各種解決方案。我們還將討論集成的好處和權衡問題，以及它并非總是最好解決方案的原因。

Silicon Labs（亦稱“芯科科技”）提供多種高性能分立隔離柵極驅動器系列解決方案，其中包括一些可以放置在非常靠近電源開關的單柵極驅動器的選項，其他還有具有高側/低側配置的系列產品。這在一定程度下提供了離散驅動器在抗噪聲和成本優化方面的相同優勢，但是，必須注意到的是這些器件的布局是保持對稱的寄生環境。請Cheryl刊登于微博

整合并不總是最佳解決方案

60多年來，元件集成一直是半導體行業的推動力，行業稱為“集成電路”。年復一年，辛勤勞動的電路設計師，工程師和產品營銷人員尋找機會提高芯片的集成化級別，以降低成本，縮小器件和電路板尺寸，并最大限度地減少產品物料（BOM）成本。

為什么不進行集成化呢？系統設計人員將更多功能集成到IC器件中有很多好的理由和優點。首先是方便，因為焊接一個器件總是比焊接兩個器件好。接下來是互操作性，集成元件可以協同工作，工程師無需擔心匹配數字接口，阻抗或雜亂的膠連邏輯。最后，成本是組件集成的一大動力。在經濟計算系統和功能不斷增加的低成本微控制器（MCU）中，降低成本是實現集成化的保證。

當函數在實現系統目標時是互補的，那么集成是富有意義的。高性能運算放大器與模數轉換器（ADC）的集成就是一個很好的例子。下一步需要進行的操作就是將這些模擬組件與MCU集成。在這樣的情況下，它們共同實現了系統要求，具有集成的所有優點。現在，無線組件的進一步集成是半導體行業取得進步的下一個方向點。

并非所有集成都會產生優勢而沒有明顯的缺點或權衡問題。在某些情況下，對于系統設計來說，繼續使用分立元件或為更好選擇。通常，決定是否需要集成的關鍵因素需要考慮噪聲對各種組件的影響。這其中與噪聲開關組件集成的靈敏模擬測量很少能夠改善系統。同時當系統的某些部分對空間至關重要，那么集成也會受到質疑。這通常與系統中的寄生電容，環路和電感有關。

當必須最小化一個參數時，分立通常優先于集成可能獲得的任何優點。最后，整合的成本效益有時會逆轉。這在功率MOSFET中可以看到這種情況：分立元件具有專門的制造工藝和封裝，最終比同等的集成器件便宜。

隔離柵極驅動器應用優勢

隔離式柵極驅動器為通用元件，它可體現分立式集成元件的優點。當電源轉換系統切換高壓軌時，隔離柵極驅動器將被使用。在這一過程中，除了與開關門的有效驅動相關的要求 - 快速電流源，低傳播延遲和高瞬態抗擾度 - 還存在與隔離相關如封裝間隔等的不同要求。

當然也有明顯的理由說明隔離柵極驅動器不適合集成到其配對系統控制器中。例如，場效應晶體管（FET）柵極的快速高壓開關本質上是有噪聲的。在一般開關周期期間，高側開關上的柵極電壓在下導軌和上導軌之間的整個范圍內行進。在開關周期的某些區域中，它可以在幾十納秒或更短的時間內改變數百伏或更多。這種波動會在柵極驅動器輸出上發生巨大瞬變。而專用柵極驅動器旨在抑制這些瞬變，但此類操作將這種噪聲引入封裝可能會影響芯片上的所有電路。如果這些電路是敏感的模擬電路或時間關鍵的數字電路，它們將不堪重負，功能也毫無結果。

對這些元件來說，不選擇集成的另一原因是：柵極驅動器需要靠近它負責的開關。所使用的開關及其對散熱器質量和氣流的相關要求通常會設定開關子系統的尺寸。對于半橋而言，特別是全橋的開關，集成元件使得無法將柵極驅動器定位在所使用的所有FET附近 - 至少兩個但通常是四個或多個器件。在設計半橋或全橋電路時，元件布局和印刷電路板（PCB）布局對性能至關重要。

為了獲得最佳性能，必須最小化電流返回路徑和最大限度降低寄生元件效應- 雜散電容和電感。寄生電容和電感是不可避免的，但保持驅動器靠近FET可以最大限度地減少不利影響。

最后，與電流隔離相關的獨特爬電阻止了該元件的集成。爬電距離為IC外部暴露金屬之間沿封裝的間距。通常，隨著母線電壓的增加，爬電距離必須加大。因此隔離柵極驅動器的典型爬電距離約為4 mm至8 mm，甚至更大。

在理論情況下，集成隔離柵極驅動器所要求的爬電會給其余元件帶來很大的負擔。與系統控制器集成需要更大的封裝尺寸，并且大面積沒有引腳或暴露的金屬，這可能會減少爬電距離。這可能會減少控制器可用的外圍設備——這些控制器通常在設備的四個側面都有引腳，并為每個控制器分配功能。結果是增加封裝尺寸并滿足隔離柵的要求必然會增加系統成本。

Silicon Labs離散隔離柵極驅動器

我們提供多種高性能分立隔離柵極驅動器系列，Si827x驅動器系列可提供非常高水平的瞬態噪聲抗擾度。即使存在200 kV / commons共模瞬變，該器件也能按預期運行。其他柵極驅動器系列，例如Si8239x，在具有8 mm爬電距離的封裝中提供高達5 kV的隔離額定值。在滿足實現這些規格和距離條件的同時，保持解決方案的成本效益，這不是不可能，但是較為困難。

在許多情況下，將組件集成到功能更強大的單個設備中是有意義的。幾十年來，模擬和混合信號功能，存儲器和高性能數字邏輯的集成一直是半導體行業的福音。但是，在某些應用案例中，集成模型不足。用于功率轉換器的開關電路的柵極驅動器必須保持分立元件，以防止噪聲干擾系統控制器的功能，并允許驅動器靠近開關放置，以減少寄生效應。

因為隔離柵極驅動器具有獨特的封裝尺寸要求，在系統設計中使用作為分立元件可以降低整體系統成本。因此嘗試集成這些組件會產生明顯的負擔，只能通過昂貴的非標準包裝來解決。