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Feb . 2025

驅動電路設計(一)— 驅動器的功能綜述

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驅動電路設計是功率半導體應用的難點,涉及功率半導體的動態過程控制及裝置的保護,實踐性很強。為了方便實現可靠的驅動設計,英飛凌的驅動集成電路附帶了一些重要的功能,本系列文章將詳細說明如何正確理解和應用這些驅動器的功能。


每個功率開關都需要一個驅動器,功率開關在系統中會承受高壓大電流,如何使得功率半導體優雅地開通和關斷,驅動電路功不可沒。另外,驅動電路也需要承擔功率開關保護的重任,檢測短路工況,快速又柔和地關斷。

驅動器的大類

功率半導體驅動是值得研究的技術,驅動物件不同、應用系統需求不同,對驅動電路的要求也不同,英飛凌共有441個不同的型號(截止2025年1月16日),分別屬於非隔離型、電平位移型和採用無磁芯變壓器的隔離型。 《好物下載丨《英飛凌閘極驅動電路設計選用指南》-92頁產品資訊與技術資料》


非隔離驅動器一般獨立用於低壓側,譬如Boost PFC電路,單管準諧振電路,電池供電的電動工具等。非隔離驅動器是低電壓驅動器,但英飛凌還是採用了先進130奈米製程的高壓閘極驅動器技術,更堅固可靠。


電平位移驅動器可以提供功能絕緣,可以驅動橋式電路的上下橋臂,上橋臂供電可以採用簡單的自舉的方式,系統簡單,成本低,主要用於家用電器、LED照明、電源、智能樓宇等領域的功率半導體驅動。近年來英飛凌推出了1200V版本,除了針對380V三相交流供電的熱泵、HVAC、CAC等,還進入了小型功率工業電機驅動領域。


電隔離驅動器英飛凌採用的磁耦合隔離技術,為工業應用中的功率半導體提供電氣隔離的驅動和保護,英飛凌最高電流規格的工業級隔離型閘極驅動輸出電流高達18A,減少了對外部擴展電路的需求,帶精確離散小的DESAT保護、有源米勒箝位,不同封裝可實現不同的絕緣可實現不同絕緣1761571747157137157137127073-76037127071362372-7607323672367023670000 1572-7307207303種的位檔位,並有源米勒鉗位,並有源米勒。

驅動器產品舉例

1ED44175N01B整合過電流保護(OCP)、故障報告和啟用功能的25V單通道低邊閘極驅動器

由於驅動物件不同、應用系統需求不同,對驅動電路的要求也不同,最簡單的非隔離驅動器只有6個針腳,但過流保護(OCP)、故障報告和使能功能基本功能一應俱全,而一個汽車級的驅動器可能有36個腳,功能強大。


下圖是一個最簡單的驅動器,譬如單通道低邊閘極驅動器1ED44175N01B非常小,採用SOT-23六管腳,外型尺寸2.9*1.6mm,驅動電流高達+/-2.6A,還整合了過電流保護(OCP)、故障報告FTL和啟用EN功能。影片《整合過電流保護的25V單通道低側閘極驅動器1ED4417x系列產品》

圖:1EDI2002AS EiceDRIVER™ SIL-用於高壓汽車應用的隔離單通道IGBT驅動器

下圖是一個功能複雜的汽車級單通道驅動器,需要36個引腳封裝,功能完備,使得系統的汽車安全完整性等級達到ASIL C/D,1EDI2002AS說明書就有146頁。

工業驅動器的功能

由於應用的需要,英飛凌在工業級功率半導體驅動器中實​​現了各種功能,從下表的縮寫表中就可以預覽各種功能,本驅動電路系列文章將就常用功能分類進行詳細解讀。

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