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驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)(一)—— 驅(qū)動(dòng)器的功能綜述

發(fā)布時(shí)間:2025-02-13 責(zé)任編輯:lina

【導(dǎo)讀】驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)是功率半導(dǎo)體應(yīng)用的難點(diǎn),涉及到功率半導(dǎo)體的動(dòng)態(tài)過程控制及器件的保護(hù),實(shí)踐性很強(qiáng)。為了方便實(shí)現(xiàn)可靠的驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì),英飛凌的驅(qū)動(dòng)集成電路自帶了一些重要的功能,本系列文章將詳細(xì)講解如何正確理解和應(yīng)用這些驅(qū)動(dòng)器的功能。


驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)是功率半導(dǎo)體應(yīng)用的難點(diǎn),涉及到功率半導(dǎo)體的動(dòng)態(tài)過程控制及器件的保護(hù),實(shí)踐性很強(qiáng)。為了方便實(shí)現(xiàn)可靠的驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì),英飛凌的驅(qū)動(dòng)集成電路自帶了一些重要的功能,本系列文章將詳細(xì)講解如何正確理解和應(yīng)用這些驅(qū)動(dòng)器的功能。


每一個(gè)功率開關(guān)都需要一個(gè)驅(qū)動(dòng)器,功率開關(guān)在系統(tǒng)中會(huì)承受高壓大電流,如何使得功率半導(dǎo)體優(yōu)雅地開通和關(guān)斷,驅(qū)動(dòng)電路功不可沒。另外,驅(qū)動(dòng)電路還需要承擔(dān)功率開關(guān)保護(hù)的重任,檢測短路工況,快速柔和地關(guān)斷。


驅(qū)動(dòng)器的大類


功率半導(dǎo)體驅(qū)動(dòng)是一種值得研究的技術(shù),驅(qū)動(dòng)對象不同、應(yīng)用系統(tǒng)要求不同,對驅(qū)動(dòng)電路的要求也不同,英飛凌共有441個(gè)不同的型號(hào)(截止2025年1月16日),分別屬于非隔離型、電平位移型和采用無磁芯變壓器的隔離型。《好物下載丨《英飛凌柵極驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)選型指南》——92頁產(chǎn)品信息和技術(shù)資料》


非隔離驅(qū)動(dòng)器一般獨(dú)立用于低壓側(cè),譬如Boost PFC電路,單管準(zhǔn)諧振電路,電池供電的電動(dòng)工具等。非隔離驅(qū)動(dòng)器是低壓驅(qū)動(dòng)器,但英飛凌還是采用了先進(jìn)130納米制程的高壓柵極驅(qū)動(dòng)器技術(shù),更堅(jiān)固可靠。


電平位移驅(qū)動(dòng)器可以提供功能絕緣,可以驅(qū)動(dòng)橋式電路的上下橋臂,上橋臂供電可以采用簡單的自舉的方式,系統(tǒng)簡單,成本低,主要用于家用電器、LED照明、電源、智能樓宇等領(lǐng)域的功率半導(dǎo)體驅(qū)動(dòng)。近年英飛凌推出了1200V版本,除了針對380V三相交流供電的熱泵、HVAC、CAC等,還進(jìn)入了小功率工業(yè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域。


電隔離驅(qū)動(dòng)器英飛凌采用的磁耦合隔離技術(shù),為工業(yè)應(yīng)用中的功率半導(dǎo)體提供電隔離的驅(qū)動(dòng)和保護(hù),英飛凌最高電流規(guī)格的工業(yè)級(jí)隔離型柵極驅(qū)動(dòng)輸出電流高達(dá)18A,減少了對外部擴(kuò)展電路的需求,帶精確離散小的DESAT保護(hù)、有源米勒鉗位,不同封裝可實(shí)現(xiàn)不同的絕緣等級(jí),有UL 1577和IEC 60747-17認(rèn)證。


驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)(一)—— 驅(qū)動(dòng)器的功能綜述


驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)品舉例


由于驅(qū)動(dòng)對象不同、應(yīng)用系統(tǒng)要求不同,對驅(qū)動(dòng)電路的要求也不同,最簡單的非隔離驅(qū)動(dòng)器只有6個(gè)針腳,但過流保護(hù)(OCP)、故障報(bào)告和使能功能基本功能一應(yīng)俱全,而一個(gè)汽車級(jí)的驅(qū)動(dòng)器可能有36個(gè)腳,功能強(qiáng)大。

下圖是一個(gè)最簡單的驅(qū)動(dòng)器,譬如單通道低邊柵極驅(qū)動(dòng)器1ED44175N01B非常小,采用SOT-23六管腳,外型尺寸2.9*1.6mm,驅(qū)動(dòng)電流高達(dá)+/-2.6A,還集成了過流保護(hù)(OCP)、故障報(bào)告FTL和使能EN功能。視頻《集成過流保護(hù)的25V單通道低側(cè)柵極驅(qū)動(dòng)器1ED4417x系列產(chǎn)品》


驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)(一)—— 驅(qū)動(dòng)器的功能綜述


下圖是DSO-8 300mil八針腳寬體封裝的隔離型驅(qū)動(dòng)器,1ED3241MC12H和1ED3251MC12H最大電流可以做到18A。還集成了兩級(jí)開通和關(guān)斷過程的電壓變化率控制和米勒鉗位。視頻《兩級(jí)電壓變化率控制(2L-SRC)驅(qū)動(dòng)芯片解決驅(qū)動(dòng)電阻選擇難題》


驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)(一)—— 驅(qū)動(dòng)器的功能綜述

圖:18A/5.7kV(rms)單通道隔離式柵極驅(qū)動(dòng)器,帶兩級(jí)電壓變化率控制功能


下圖是一個(gè)功能復(fù)雜的汽車級(jí)單通道驅(qū)動(dòng)器,需要36個(gè)引腳封裝,功能完備,使得系統(tǒng)的汽車安全完整性等級(jí)達(dá)到ASIL C/D,1EDI2002AS說明書就有146頁。


驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)(一)—— 驅(qū)動(dòng)器的功能綜述

驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)(一)—— 驅(qū)動(dòng)器的功能綜述

圖:1EDI2002AS EiceDRIVER? SIL-用于高壓汽車應(yīng)用的隔離單通道IGBT驅(qū)動(dòng)器


工業(yè)驅(qū)動(dòng)器的功能


由于應(yīng)用的需要,英飛凌在工業(yè)級(jí)功率半導(dǎo)體驅(qū)動(dòng)器中實(shí)現(xiàn)了各種功能,從下表的縮寫表中就可以預(yù)覽各種功能,本驅(qū)動(dòng)電路系列文章將就常用功能分類進(jìn)行詳細(xì)解讀。


驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)(一)—— 驅(qū)動(dòng)器的功能綜述


參考資料

英飛凌工業(yè)半導(dǎo)體驅(qū)動(dòng)技術(shù)合集

作者:陳子穎 鄭姿清,來源:英飛凌工業(yè)半導(dǎo)體


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