新闻资讯

NEWS

瞻芯电子比邻驱动™(Nextdrive®)SiC专用驱动,支持多领域高效应用(上)

来源: 发布时间:2023/07/24点击数:799

比邻驱动™(Nextdrive®)是瞻芯电子自主创新开发的一系列碳化硅(SiC)专用栅极驱动芯片,具有紧凑、高速和智能的特点。

这是瞻芯电子凭借核心团队多领域的专业经验,依据自主开发的碳化硅 MOSFET的实际参数,结合高压大功率电源、逆变器、高速电机驱动等多个行业领先客户在各类应用遇到的实际问题,成功定义和开发的一系列碳化硅专用驱动芯片。因为封装紧凑,芯片可紧邻器件布局,因此命名为比邻驱动™,同时Nextdrive®也寓意为“下一代”的创新驱动产品。
2.png

开发背景

为了充分发挥碳化硅(SiC)MOSFET的优势,需采用合理的驱动电路以满足碳化硅(SiC)MOSFET的特殊要求。因为碳化硅(SiC)MOSFET比传统的硅(Si)器件的开关速度和开关频率快上十多倍,所以驱动回路必须具备较小的杂散电感、足够的驱动能力、高精度的负电压、精确可控的短路时间,以及灵活可调的软关断。

综上,驱动碳化硅(SiC)MOSFET的要求有:
1. 需要串扰抑制、负压关断和噪声处理,以防止误导通。
2. 需要快速的短路保护功能,并防止误触发短路保护。
3. 高度集成化的功能,以满足系统的小型化要求。
4. 尽量减小驱动回路的寄生效应,以降低开关损耗。
4.png


基于碳化硅(SiC)MOSFET的应用特点,瞻芯电子创新开发了比邻驱动TM(Nextdrive®)系列碳化硅 (SiC)专用栅极驱动芯片,以确保碳化硅 MOSFET安全、可靠和高效运行,也能有效降低应用系统的总体物料成本。该系列已推出产品如下:
5.png

隔离与非隔离驱动的选择

在选择隔离型或非隔离型栅极驱动芯片时,可综合考虑以下几方面:

  1. 安全性和可靠性:对电气隔离有高要求的场景,选隔离型驱动芯片;无须隔离的场景,选非隔离型驱动芯片。

  2. 抗干扰性:评估系统对外界干扰的敏感程度,对于容易受到干扰的应用,选择隔离型驱动芯片,因其抗干扰性能更好。

  3. 成本预算:衡量系统设计和制造的成本,非隔离型芯片通常成本更低,有助于降低整体成本。

虽然很多工程师习惯性选择隔离型驱动芯片,但有些应用场景更适合采用非隔离驱动芯片,比如:

  1. 不需要隔离的应用,如:PFC电源/电动空调压缩机/PTC电源等;
  2. 功率回路是PCB布局的第一考虑因素,则驱动设计要作取舍,隔离部分可能跟驱动部分距离较远;
  3. 多管并联,分布式非隔离驱动方案;

比邻驱动™IVCR1401/2芯片介绍
比邻驱动™IVCR1401/2是业界首创的紧凑、高速、智能的碳化硅(SiC)MOSFET专用低侧栅极驱动芯片,也适用于自举高侧栅极驱动。IVCR1401/2采用紧凑的 8 引脚封装,兼容宽范围供电(高达35V),能提供4A峰值拉灌电流,且内部集成-3.5V负压,能够高效、可靠地驱动碳化硅(SiC) MOSFET,且兼容IGBT驱动。同时安全性方面,集成了退饱和短路保护,并内置消隐时间,还有欠压锁定(UVLO)与故障报警功能。

6.png
由于IVCR1401/2集成了最关键的负压驱动功能,对比其它依靠外围电路提供负压的方案,采用IVCR1401/2(方案三)具有明显优势:

7.png
关于IVCR1401/2集成的短路保护功能,有3个特点:
  • 内部恒流源增加到1mA,让响应速度更快,抗噪耐量更高;
  • 阈值提高到9.5V,提高抗噪能力;
  • 可通过外围的R1来调整触发阈值;

8.png
                                   比邻驱动IVCR1412芯片介绍

比邻驱动™IVCR1412是业界第一款集成负压和米勒效应抑制功能,且为极紧凑SOT23-6封装的栅极驱动芯片。

因为IVCR1412输出准电流源,从而免除了栅极电阻,又能贴近功率管安装,则让栅极驱动环路最大限度地减小杂散电感提升动态均流的效果明显由于栅极驱动环路上没有栅极电阻,IVCR1412的强下拉输出可实现有源米勒效应抑制功能,从而可靠地关断MOSFET。

IVCR1412可为SiC MOSFET、Si MOSFET和IGBT提供简便、紧凑且可靠的栅极驱动解决方案,主要特点及应用框图如下:
12.png

隔离型IVCO1A0x芯片介绍

IVCO1A0x芯片是一系列具备隔离功能的单通道栅极驱动芯片,可兼容多数数字控制器的工作电压,并提供8.5A峰值拉电流和10A峰值灌电流,输出电压最高可达36V,因此能有效驱动 SiC/ Si MOSFET 和Si IGBT,并且集成了欠压保护(UVLO)功能。
功能方面有2种型号:分离式输出(IVCO1A01)和有源米勒钳位(IVCO1A02)。IVCO1A01可独立调节开通和关断速度,以寻求开关损耗和EMI性能的最优平衡;IVCO1A02可提供有源米勒钳位保护功能,以防止因米勒效应引起的误导通。

13.png

注:以上型号中Q代表符合车规级(AEC-Q100)标准。

17.png