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英飛凌絕緣體上硅(SOI)高壓驅(qū)動芯片的三個優(yōu)勢

發(fā)布時間:2022-06-28 來源:英飛凌 責任編輯:wenwei

【導讀】現(xiàn)在的高功率變頻器和驅(qū)動器承載更大的負載電流。如下圖1 所示:由于功率回路里的寄生電感(主要由功率器件的封裝引線和PCB的走線產(chǎn)生的),電路中VS腳的電壓會從高壓母線電壓(S1通S2關時)變化到低于地的負壓(S1關閉時)。圖一右邊波形中的紅色部分就是VS腳在半橋感性負載電路中產(chǎn)生的瞬態(tài)負電壓。


電平轉(zhuǎn)移高壓驅(qū)動芯片有兩個主要組成部分:


1 電平轉(zhuǎn)移電路,其作用是把以COM腳為參考的輸入邏輯信號轉(zhuǎn)換成以VS腳為參考的輸出驅(qū)動信號。

2 自舉二極管,對浮地端的供電電容進行充電。


對于這兩部分電路,英飛凌的SOI驅(qū)動芯片有著明顯的優(yōu)勢:


1. VS腳優(yōu)異的抗負壓能力


現(xiàn)在的高功率變頻器和驅(qū)動器承載更大的負載電流。如下圖1 所示:由于功率回路里的寄生電感(主要由功率器件的封裝引線和PCB的走線產(chǎn)生的),電路中VS腳的電壓會從高壓母線電壓(S1通S2關時)變化到低于地的負壓(S1關閉時)。圖一右邊波形中的紅色部分就是VS腳在半橋感性負載電路中產(chǎn)生的瞬態(tài)負電壓。


這個瞬態(tài)負壓尖峰會引起驅(qū)動芯片工作出錯進而損壞功率器件,有時會直接損壞驅(qū)動芯片。這種負電壓尖峰在大電流和高速開關時(尤其在使用寬禁帶器件:碳化硅和氮化鎵時)變的越來越大。器件的耐負壓能力成了選擇高壓驅(qū)動芯片在這些應用領域里的關鍵因素。


在英飛凌的SOI技術中,芯片有源區(qū)和襯底之間是絕緣的,不存在像常規(guī)硅技術驅(qū)動芯片那樣的寄生三極管和二極管,所以不會出現(xiàn)上述的負VS電壓引起的問題。


英飛凌的SOI高壓驅(qū)動芯片有著非常高的耐負壓能力,VS腳可以承受300ns的負100 V的電壓。


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2.極低的電平轉(zhuǎn)移電路損耗


電平轉(zhuǎn)移電路把低壓端的開關信號傳輸?shù)礁邏憾?,傳輸過程中消耗的能量決定了電平轉(zhuǎn)移電路的損耗。隨著開關頻率的增加,電平轉(zhuǎn)移電路的損耗所占整個驅(qū)動芯片損耗的比重越來越大。


英飛凌SOI高壓驅(qū)動芯片的電平轉(zhuǎn)移電路消耗的能量非常小。驅(qū)動芯片的超低損耗大大提高了高頻應用的設計靈活性,同時也提高了系統(tǒng)的效率,從而提升了系統(tǒng)的可靠性和產(chǎn)品的壽命。


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圖2,相同封裝和同等驅(qū)動能力,不同技術的高壓驅(qū)動芯片的溫度測試對比圖(同樣測試條件和PCB板),英飛凌的SOI高壓驅(qū)動芯片比其它芯片的溫度低55.6°C.


3.芯片內(nèi)部集成的自舉二極管


高壓驅(qū)動芯片的浮地端電路普遍使用自舉供電,這是一種簡單和低成本的供電方案。但是常規(guī)的硅技術的高壓驅(qū)動芯片必須外加自舉二極管,或使用芯片內(nèi)部集成的低效自舉MOSFET和額外的內(nèi)部控制電路實現(xiàn)自舉供電。


英飛凌的SOI驅(qū)動芯片內(nèi)部集成了超快恢復自舉二極管,優(yōu)異的反向恢復特性和小于40歐姆的動態(tài)電阻,大大拓寬了芯片的使用范圍,可以驅(qū)動更大容量的功率器件而不會過熱,從而簡化了電路設計,降低了系統(tǒng)成本。


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圖3顯示了自舉供電電路,由自舉二極管和電容組成。自舉供電是電平轉(zhuǎn)移方式高壓驅(qū)動芯片浮地端電路的典型供電方式。


更多詳細分析,請戳視頻:


SOI 電平位移驅(qū)動IC在LED Lighting中的應用


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英飛凌SOI高壓驅(qū)動芯片一覽表


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