800 V 汽车系统可实现更高性能的电动汽车，充电行驶里程可超过 400 英里，充电时间快可达 20 分钟。800 V 电池很少在恰好 800 V 的电压下运行，并且可以高达 900 V，转换器输入要求高达 1000 V。
　　1000V 型应用存在许多电源设计挑战，包括场效应晶体管 (FET) 选择以及需要为 >1,000V 硅 FET 提供足够强大的栅极驱动，而硅 FET 通常具有比碳化硅更大的栅极电容(SiC) FET。SiC FET 的优点是总栅极电荷比相似参数的硅 FET 更低；然而，SiC 通常会增加成本。
　　您会发现硅 FET 用于诸如 Texas Instruments (TI) 350 V 至 1,000 V DC 输入、56 W 反激式隔离电源参考设计等设计中，该设计将两个 950 V FET 共源共栅在一个 54 W 初级侧稳压 (PSR) 中。 ） 飞回来。在较低功耗通用偏置电源 (<10 W) 中，可以在 TI三输出 10W PSR 反激参考设计中使用单个 1,200 V 硅 FET ，这是本电源技巧的重点。

　　该参考设计可以作为牵引逆变器的隔离式栅极驱动器的偏置电源。它包括一个宽输入（60 V 至 1000 V）PSR 反激式，具有三个隔离式 33 V 输出和 100 mA 负载，并使用 TI 的UCC28730-Q1作为控制器。图 1显示了驱动电流为 20mA 的 UCC28730-Q1 数据表。

　　挑战在于，1,200 V 硅 FET 将具有非常大的输入电容 (Ciss)，在 100 V VDS 时约为 1,400 pF，是同等额定值的 SiC FET 的 4 倍。

　　由于 UCC28730-Q1 的栅极驱动相对较弱，因此根据公式 1估算，主 FET 的开启时间约为 840 纳秒。

　　图 2显示，随着 FET 栅极 - 源极电容 (C GS ) 和栅极 - 漏极电容 (C GD ) 的增加，它会消耗调节转换器输出电压所需的初级 FET 的导通时间。

　　图2 FET开启和关闭曲线，随着FET C GS和C GD 的增加，它消耗了调节转换器输出电压所需的初级FET的导通时间。资料来源：德州仪器

　　图 3通过查看直接驱动主 FET 的 UCC28730-Q1 的栅极电压显示了这种做法的不良影响。在此示例中，完全打开 FET 大约需要 800 ns，栅极达到其标称电压需要 1.5 ?s。当电压达到 400 V 时，当控制器决定关闭 FET 时，它仍在尝试为 C GD充电。在 1,000 V 时，情况更糟，C GS在关闭前仍在充电。这表明，随着输入电压的增加，控制器无法输出完整的导通脉冲，因此转换器无法加电至标称输出电压。

　　图 3随着输入电压的增加，UCC28730-Q1 的栅极电压直接驱动初级 FET。资料来源：德州仪器

　　为了解决这个问题，您可以使用一个由两个低成本双极结型晶体管组成的简单缓冲电路，如图4所示。

　　图 4简单 N 沟道 P 沟道 N 沟道、P 沟道 N 沟道 P 沟道 (NPN-PNP) 射极跟随器栅极驱动电路。资料来源：德州仪器

　　图 5显示了初级 FET 的栅极电流波形，并演示了缓冲电路能够实现大于 500 mA 的栅极驱动电流。

　　图 5 PMP23431 的栅极驱动缓冲器电流波形，表明该缓冲器电路能够提供大于 500 mA 的栅极驱动电流。资料来源：德州仪器

　　如公式 2所示，这将充电时间缩短至 33 ns，与仅使用控制器的栅极驱动相比，速度快了 25 倍。

　　PSR 反激式架构通常需要负载电流才能保持在调节范围内。这有助于增加导通时间，转换器现在可以在 1000 V 下达到其负载要求，如图6所示。转换器的整体性能在PMP23431 测试中，图 7显示了主 FET 上具有恒定脉冲的开关波形。在 1,000 V 下，负载要求为，导通时间约为 1 ?s。如果没有这个缓冲电路，转换器就无法达到 1,000 V 输入。

　　图 6具有 1000V 输入的负载要求的转换器启动。资料来源：德州仪器

　　图 7 PMP23431 在 1000 V 输入下的初级 FET 开关波形。来源：德州仪器
　　在高达 1,000 V 的高压应用中，占空比可能非常小 - 仅为数百纳秒。高压硅 FET 可能成为实现良好调节输出的限制因素，因为它具有高栅极电容。本电源技巧介绍了 PMP23431 和一个简单的缓冲电路，用于快速为栅极电容充电，以支持这些高压系统的较低导通时间。