纳芯微全新推出高压半桥GaN驱动NSD2621

纳芯微全新推出GaN驱动NSD2621，可广泛适用于快充、储能、服务器电源等多种GaN应用场景。NSD2621是一颗高压半桥栅极驱动芯片，专门用于驱动E−mode（增强型）GaN 开关管。

NSD2621产品特性：
- SW引脚耐压±700V
- 峰值驱动电流2A/-4A
- 驱动输出集成内部稳压器，驱动电压5V/5.5V/6V可选
- 传输延时典型值30ns，上下管驱动传输延时匹配低于10ns
- 内部可调死区时间20ns~100ns
- SW允许共模瞬变高达150V/ns
- 独立的SGND和PGND引脚
- 集成欠压保护和过温保护
- 工作温度范围-40°C~125°C
- QFN15 4*4mm封装
 

NSD2621功能框图

1. NSD2621将隔离技术应用于高压半桥驱动，解决了GaN应用桥臂中点SW引脚的共模瞬变和负压尖峰问题。

在GaN应用中，为了减小开关损耗，其开关速度远高于传统的Si MOSFET, 桥臂中点的dv/dt达到了50V/ns甚至更高，这对驱动芯片SW引脚的共模瞬变抗扰度提出了极高的要求。同时，高速开关导致的di/dt与寄生电感会在SW引脚产生瞬态负压尖峰，导致驱动芯片发生闩锁甚至损坏。

NSD2621的上管驱动采用隔离技术进行设计，共模瞬变抗扰度高达150V/ns，并且可以耐受700V的负压，有效提升了系统的可靠性。

2. NSD2621内部集成稳压器，有利于保持栅极驱动信号幅值稳定，保护GaN开关管栅级免受过压应力的影响。

与传统的Si MOSFET器件不同，E-mode GaN器件的栅源电压要求极为严格，一般耐压最大值不超过7V。在开关电源中由于系统噪声的影响，驱动芯片VDD或者BST引脚容易引入高频干扰，会引起栅极驱动电压的过冲，从而导致GaN开关管损坏。

NSD2621上下管的驱动输出都集成了内部稳压器LDO，可以有效抑制VDD或BST引入的高频干扰，避免损坏GaN开关管。此外NSD2621可以灵活地选择6V/5.5V/5V不同驱动电压版本，适用于各类品牌的GaN开关管器件。

3. NSD2621超短传输延时有利于减小GaN死区损耗，并且内置可调死区时间功能，可有效避免发生桥臂直通。

GaN器件可以反向导通，其反向导通特性代替了普通MOSFET体二极管的续流作用，但在负载电流较大时其较高的反向导通压降会造成较大损耗，降低了系统效率。为了减小GaN反向导通损耗，应设置尽可能小的死区时间。死区时间的设置除了与电源的拓扑结构、控制方式有关，还受到驱动芯片传输延时的限制。

传统的高压半桥驱动芯片的上管驱动需要采用电平移位设计，为减小功耗多采用脉冲锁存式电平转换器，造成传输延时较长，无法满足GaN 应用的需求。NSD2621上管驱动采用纳芯微擅长的隔离技术进行设计，传输延时典型值仅30ns，并且上下管驱动的传输延时匹配在10ns以内，能够实现对GaN开关管设置几十纳秒以内的死区时间。同时，NSD2621内置20ns~100ns可调的硬件死区时间，可以有效避免发生桥臂直通的情况。

NSD2621内置死区时间测试波形

如上图所示，CH1为上管驱动输入 ，CH2为下管驱动输入，CH3为上管驱动输出，CH4为下管驱动输出。一开始当上管和下管驱动输入都为高电平时，为避免桥臂直通，上下管驱动输出都为低电平；当下管驱动输入变为低电平，经过30ns的传输延时和内置20ns的死区时间后，上管驱动输出变为高电平。