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英飞凌绝缘体上硅(SOI)高压驱动芯片的三个优势

发布时间:2022-06-28 来源:英飞凌 责任编辑:wenwei

【导读】现在的高功率变频器和驱动器承载更大的负载电流。如下图1 所示:由于功率回路里的寄生电感(主要由功率器件的封装引线和PCB的走线产生的),电路中VS脚的电压会从高压母线电压(S1通S2关时)变化到低于地的负压(S1关闭时)。图一右边波形中的红色部分就是VS脚在半桥感性负载电路中产生的瞬态负电压。


电平转移高压驱动芯片有两个主要组成部分:


1 电平转移电路,其作用是把以COM脚为参考的输入逻辑信号转换成以VS脚为参考的输出驱动信号。

2 自举二极管,对浮地端的供电电容进行充电。


对于这两部分电路,英飞凌的SOI驱动芯片有着明显的优势:


1. VS脚优异的抗负压能力


现在的高功率变频器和驱动器承载更大的负载电流。如下图1 所示:由于功率回路里的寄生电感(主要由功率器件的封装引线和PCB的走线产生的),电路中VS脚的电压会从高压母线电压(S1通S2关时)变化到低于地的负压(S1关闭时)。图一右边波形中的红色部分就是VS脚在半桥感性负载电路中产生的瞬态负电压。


这个瞬态负压尖峰会引起驱动芯片工作出错进而损坏功率器件,有时会直接损坏驱动芯片。这种负电压尖峰在大电流和高速开关时(尤其在使用宽禁带器件:碳化硅和氮化镓时)变的越来越大。器件的耐负压能力成了选择高压驱动芯片在这些应用领域里的关键因素。


在英飞凌的SOI技术中,芯片有源区和衬底之间是绝缘的,不存在像常规硅技术驱动芯片那样的寄生三极管和二极管,所以不会出现上述的负VS电压引起的问题。


英飞凌的SOI高压驱动芯片有着非常高的耐负压能力,VS脚可以承受300ns的负100 V的电压。


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2.极低的电平转移电路损耗


电平转移电路把低压端的开关信号传输到高压端,传输过程中消耗的能量决定了电平转移电路的损耗。随着开关频率的增加,电平转移电路的损耗所占整个驱动芯片损耗的比重越来越大。


英飞凌SOI高压驱动芯片的电平转移电路消耗的能量非常小。驱动芯片的超低损耗大大提高了高频应用的设计灵活性,同时也提高了系统的效率,从而提升了系统的可靠性和产品的寿命。


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图2,相同封装和同等驱动能力,不同技术的高压驱动芯片的温度测试对比图(同样测试条件和PCB板),英飞凌的SOI高压驱动芯片比其它芯片的温度低55.6°C.


3.芯片内部集成的自举二极管


高压驱动芯片的浮地端电路普遍使用自举供电,这是一种简单和低成本的供电方案。但是常规的硅技术的高压驱动芯片必须外加自举二极管,或使用芯片内部集成的低效自举MOSFET和额外的内部控制电路实现自举供电。


英飞凌的SOI驱动芯片内部集成了超快恢复自举二极管,优异的反向恢复特性和小于40欧姆的动态电阻,大大拓宽了芯片的使用范围,可以驱动更大容量的功率器件而不会过热,从而简化了电路设计,降低了系统成本。


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图3显示了自举供电电路,由自举二极管和电容组成。自举供电是电平转移方式高压驱动芯片浮地端电路的典型供电方式。


更多详细分析,请戳视频:


SOI 电平位移驱动IC在LED Lighting中的应用


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英飞凌SOI高压驱动芯片一览表


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