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驱动电路设计(一)—— 驱动器的功能综述

发布时间:2025-02-13 责任编辑:lina

【导读】驱动电路设计是功率半导体应用的难点,涉及到功率半导体的动态过程控制及器件的保护,实践性很强。为了方便实现可靠的驱动设计,英飞凌的驱动集成电路自带了一些重要的功能,本系列文章将详细讲解如何正确理解和应用这些驱动器的功能。


驱动电路设计是功率半导体应用的难点,涉及到功率半导体的动态过程控制及器件的保护,实践性很强。为了方便实现可靠的驱动设计,英飞凌的驱动集成电路自带了一些重要的功能,本系列文章将详细讲解如何正确理解和应用这些驱动器的功能。


每一个功率开关都需要一个驱动器,功率开关在系统中会承受高压大电流,如何使得功率半导体优雅地开通和关断,驱动电路功不可没。另外,驱动电路还需要承担功率开关保护的重任,检测短路工况,快速柔和地关断。


驱动器的大类


功率半导体驱动是一种值得研究的技术,驱动对象不同、应用系统要求不同,对驱动电路的要求也不同,英飞凌共有441个不同的型号(截止2025年1月16日),分别属于非隔离型、电平位移型和采用无磁芯变压器的隔离型。《好物下载丨《英飞凌栅极驱动电路设计选型指南》——92页产品信息和技术资料》


非隔离驱动器一般独立用于低压侧,譬如Boost PFC电路,单管准谐振电路,电池供电的电动工具等。非隔离驱动器是低压驱动器,但英飞凌还是采用了先进130纳米制程的高压栅极驱动器技术,更坚固可靠。


电平位移驱动器可以提供功能绝缘,可以驱动桥式电路的上下桥臂,上桥臂供电可以采用简单的自举的方式,系统简单,成本低,主要用于家用电器、LED照明、电源、智能楼宇等领域的功率半导体驱动。近年英飞凌推出了1200V版本,除了针对380V三相交流供电的热泵、HVAC、CAC等,还进入了小功率工业电机驱动领域。


电隔离驱动器英飞凌采用的磁耦合隔离技术,为工业应用中的功率半导体提供电隔离的驱动和保护,英飞凌最高电流规格的工业级隔离型栅极驱动输出电流高达18A,减少了对外部扩展电路的需求,带精确离散小的DESAT保护、有源米勒钳位,不同封装可实现不同的绝缘等级,有UL 1577和IEC 60747-17认证。


驱动电路设计(一)—— 驱动器的功能综述


驱动器产品举例


由于驱动对象不同、应用系统要求不同,对驱动电路的要求也不同,最简单的非隔离驱动器只有6个针脚,但过流保护(OCP)、故障报告和使能功能基本功能一应俱全,而一个汽车级的驱动器可能有36个脚,功能强大。

下图是一个最简单的驱动器,譬如单通道低边栅极驱动器1ED44175N01B非常小,采用SOT-23六管脚,外型尺寸2.9*1.6mm,驱动电流高达+/-2.6A,还集成了过流保护(OCP)、故障报告FTL和使能EN功能。视频《集成过流保护的25V单通道低侧栅极驱动器1ED4417x系列产品》


驱动电路设计(一)—— 驱动器的功能综述


下图是DSO-8 300mil八针脚宽体封装的隔离型驱动器,1ED3241MC12H和1ED3251MC12H最大电流可以做到18A。还集成了两级开通和关断过程的电压变化率控制和米勒钳位。视频《两级电压变化率控制(2L-SRC)驱动芯片解决驱动电阻选择难题》


驱动电路设计(一)—— 驱动器的功能综述

图:18A/5.7kV(rms)单通道隔离式栅极驱动器,带两级电压变化率控制功能


下图是一个功能复杂的汽车级单通道驱动器,需要36个引脚封装,功能完备,使得系统的汽车安全完整性等级达到ASIL C/D,1EDI2002AS说明书就有146页。


驱动电路设计(一)—— 驱动器的功能综述

驱动电路设计(一)—— 驱动器的功能综述

图:1EDI2002AS EiceDRIVER™ SIL-用于高压汽车应用的隔离单通道IGBT驱动器


工业驱动器的功能


由于应用的需要,英飞凌在工业级功率半导体驱动器中实现了各种功能,从下表的缩写表中就可以预览各种功能,本驱动电路系列文章将就常用功能分类进行详细解读。


驱动电路设计(一)—— 驱动器的功能综述


参考资料

英飞凌工业半导体驱动技术合集

作者:陈子颖 郑姿清,来源:英飞凌工业半导体


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