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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:2023/07/21点击数:10498

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。   

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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。

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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:

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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.若功率回路是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。

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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:

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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;

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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

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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。

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注:以上型号中Q代表符合车规级(AEC-Q100)标准。

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