栅极驱动变压器和全集成隔离器在隔离直流/直流电源转换器中的应用对比

　　对占空比变化很快的应用必须保持谨慎，如瞬态响应会导致工作紊乱或损坏器件。当偏置通过耦合电容后改变(由于占空比的改变)时，电容可能由于变压器励磁电感导致产生振荡。这种振荡会在计划外的时间间隔中打开MOSFET。大电容值、栅极电阻或者降低占空比变化速度对减少振荡都有帮助。但是选择太大的电容会导致变压器在瞬态期间饱和。

　　图3显示了另外一种变压器隔离栅极驱动，这种驱动通常称为直流恢复型栅极驱动。二极管和次级侧电容恢复了栅极驱动的直流电压，可用于更大的占空比情况。这个电路和基本型电路同样存在振荡和可能的变压器瞬态问题。这个电路在断开期间还存在其他危险[1]。在断开期间，初级电容无限期直接接在初级线圈两边。初级磁化电流不断加强，使变压器饱和。当变压器饱和后，变压器次级变成短路，允许次级电容打开 MOSFET，这可能损坏电源转换器。小容量耦合电容有助于减少这一影响。软停止控制器也可提供帮助，这种控制器能够逐渐减小而不是突然停止占空比[2]。

　　一般而言，通过谨慎的设计和评估，变压器隔离栅极驱动在50%或更低占空比下都呈现相当出色的性能。对于图1所示的电源转换器应用，需要同步整流器提供足够高的占空比(远大于50%)。对于这种高占空比应用，变压器隔离需要直流恢复技术，这可能带来更多意想不到的困难，而且需要在设计和评估中非常谨慎。高性能隔离直流/直流电源转换器的设计人员通常会尽力提高效率并减小尺寸。而基于变压器的隔离栅极驱动相对较大，不仅仅需要变压器，还需要相关的复位器件。最近，部分厂家开始提供全集成隔离栅极驱动解决方案。这些解决方案采用了多种不同的隔离技术，包括微型变压器、射频调制电容耦合以及巨磁阻传感器。

　　目前已有一类应用广泛的隔离器件系列在使用微芯片级变压器来隔离穿过地隔离边界的数字信号[3]。对于每一次输入转换，在编码边沿时用两个脉冲表示一个上升沿，用一个脉冲表示一个下降沿。脉冲通过微变压器耦合，并在次级解码。初级侧会周期发送一个刷新脉冲检测直流正确性。次级侧有一个看门狗定时器用于检查刷新脉冲。

　　另一个系列的隔离器件采用高频射频调制来发送穿过地隔离边界的数字信号[4]。在初级侧，一个700MHz调制信号以键值"开"或"断"代表输入的"1"或"0"。次级侧接收器从初级侧发射器接收这个信号。解调器解码RF信号，通过RF信号的有无状态控制输出状态。生产商称RF开/关键控方案提供了同类最佳的抗干扰度，因为所需状态信息始终在以非常快的速度发送和接收。