为什么要在汽车PTC模块中用低侧驱动器IC替换分立式栅极驱动器？

PTC加热器依靠高压电池来运行，需要几千瓦的功率。图1显示了由低侧MOSFET/IGBT电源开关驱动的典型PTC加热器方框图。

图1：汽车内部加热器模块的方框图

过去，使用双极结型晶体管(BJT)图腾柱驱动低侧配置中的电源开关。但是，由于栅极驱动器IC的诸多优势及其附加特性，它日益取代了这些分立式解决方案。图2显示了典型BJT图腾柱配置与典型栅极驱动器IC。

图 2：BJT图腾柱（左）与栅极驱动器芯片UCC27517A-Q1（右）

分立式电路的一个显著缺点是它不提供保护，而栅极驱动器IC集成了对于确保可预测和稳定的栅极驱动非常重要的功能。UCC27517A-Q1 符合汽车级 AEC-Q100 标准，内置欠压锁定 (UVLO) 功能。这个集成功能会钳制UCC27517A-Q1的输出，从而防止开关及其输出端的MOSFET上出现漏源极电压。电源电压达到UVLO上升阈值之后，驱动器可以向电源开关提供电流。

相比之下，BJT图腾柱允许MOSFET产生压降，但漏极电流会显著上升。电流上升会导致功耗过大，并可能损坏MOSFET。

图3显示了在3.3V启动时两个MOSFET的热感图像。左侧是由UCC27517A-Q1驱动的MOSFET，右侧是由BJT图腾柱驱动的MOSFET。由于BJT图腾柱未集成UVLO，所以会因功耗增加而使MOSFET过热

图3：UCC27517A-Q1驱动的MOSFET（左）和BJT图腾柱驱动的MOSFET（右）在3.3V启动时的热感图像

分立式BJT图腾柱电路中可增加外部UVLO电路，但这会进一步增加元件数，从而导致电路板尺寸更大和BOM成本更高。与分立式栅极驱动方案相比，栅极驱动器IC（例如，UCC27517A-Q1）需要的元件更少，并且占用更少的PCB空间。图4突出显示了UCC27517A-Q1的PCB布局（左）与分立式低侧栅极驱动器的PCB布局（右）。

图4：UCC27517A-Q1的PCB布局（左）与分立式低侧栅极驱动器的PCB布局（右）

UCC27517A-Q1布局由五个元件组成，而BJT图腾柱布局由10个元件组成。与分立式布局相比，栅极驱动器IC布局可以减少大约65%的面积。具有更少元件的更小总体布局使用的PCB空间更小，从而可降低成本和提高功率密度。

对于多通道解决方案，UCC27524A-Q1 是一个双通道、低侧驱动器，可用于驱动多个电源开关。

参考文献和其他文献：

● 查看汽车内部加热器模块交互式系统方框图

● 如何为混合动力汽车/电动汽车设计加热和冷却系统

● 具有 UVLO 的低侧栅极驱动器与 BJT 图腾柱的比较

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● UCC27712-Q1: 为什么要在汽车空调压缩机模块中用半桥驱动器替换三相桥式驱动器？

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