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在多领域的专业经验,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。
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。
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:
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:
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。
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。
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。
由于很多工程师习惯性选择隔离型驱动芯片,但也有一些应用场景更适合采用非隔离驱动芯片,比如:
不需要隔离的应用,如:PFC电源/电动空调压缩机/PTC电源等;
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;
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。
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:
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;
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:
相关链接:紧凑型SiC栅极驱动IVCR1412,集成负压和米勒效应抑制功能
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。
注:以上型号中Q代表符合车规级(AEC-Q100)标准。
相关链接:隔离驱动芯片IVCO1A0x获车规级认证,助力汽车电子应用
瞻芯电子在“2023年碳化硅功率半导体和芯片威廉希尔官方网站 研讨会”上专题介绍过比邻驱动(Nextdrive)系列芯片及众多产品和应用报告,为了帮助更多业界伙伴开发和应用,故将陆续精选内容发布。
本文因篇幅有限,分为上下两篇展开,下篇将介绍比邻驱动(Nextdrive)系列芯片在下列场景的应用:
车载空调压缩机应用
叉车充电机应用
车载PTC加热方案
风机驱动方案
IVCR1412芯片多管并联
Local Buffer方案
审核编辑:汤梓红
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原文标题:瞻芯电子比邻驱动™(Nextdrive®)SiC专用驱动,支持多领域高效应用(上)
文章出处:【微信号:瞻芯电子,微信公众号:瞻芯电子】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。
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