英飞凌EiceDRIVER™栅极驱动IC选型指南

每一个功率器件都需要一个驱动芯片 EiceDRIVER™和MOTIX™栅极驱动芯片概述 栅极驱动IC相当于控制信号（数字或模拟控制器）与功率器件（IGBT、MOSFET、SiCMOSFET和GaNHEMT）之间的接口。集成式栅极驱动IC解决方案有助于您降低设计复杂度，缩短开发时间，节省材料消耗（BOM）及电路板空间，相较于分立式栅极驱动器解决方案，可提高可靠性。 每一个功率器件都需要驱动芯片，选择正确的驱动IC至关重要。英飞凌提供广泛的EiceDRIVER™栅极驱动IC产品组合，它们具有不同的结构类型、电压等级、隔离级别、保护功能和封装选项。EiceDRIVER™栅极驱动IC与英飞凌IGBT分立式器件和模块、硅MOS-FET（CoolMOS™、OptiMOS™和StrongIRFET™）和碳化硅MOSFET（CoolSiC™）、氮化镓HEMT（CoolGaN™）完美互补，或者作为集成功率模块（CIPOS™IPM和iMOTION™smartIPM）的一部分。 此外，MOTIX™栅极驱动芯片是用于低压电机控制解决方案的MOTIX™可扩展产品组合的一部分，包括MOTIX™驱动器、MOTIX™桥、MOTIX™SBC和MOTIX™MCU。 英飞凌栅极驱动芯片的应用 EiceDRIVER™栅极驱动IC充分结合了英飞凌及国际整流器公司（IR）的应用专业知识及先进技术，是工业电机驱动、家用电器、光伏逆变器、汽车、电动汽车充电桩、不间断电源、开关电源（SMPS）、高压照明、电池供电设备等众多应用的理想选择。 英飞凌非隔离型（N-ISO）技术 非隔离型（N-ISO）技术是指采用低压电路、结合持久耐用的高压栅极驱动技术及先进的0.13-μm工艺的栅极驱动IC。英飞凌采用世界一流的制造工艺，打造出面向高功率密度应用的大电流栅极驱动。 低边栅极驱动 英飞凌提供广泛的单低边和双低边栅极驱动器IC产品系列，它们拥有灵活的输出电流、逻辑配置、封装和保护功能选项——比如欠压闭锁（UVLO），和集成在行业标准DSO-8封装和小尺寸SOT23和WSON封装中集成的过流保护（OCP）功能。新1ED4417x低边驱动IC系列具有同类最佳的故障报告精度，即±5%的OCP阈值容差。此外，通过将故障输出与启用功能整合到一个引脚中，英飞凌的IC技术可支持微型的PG-SOT23封装。 真差分输入（TDI）栅极驱动 传统低边栅极驱动IC的输入信号电平，是以栅极驱动IC的地电位作为参照。如果在应用中栅极驱动IC的地电位出现过大波动，则栅极驱动IC就可能被误触发。1EDN-TDI栅极驱动IC拥有真差分输入。它们的控制信号输入在很大程度上独立于地电位，而只依赖于其输入触头之间的电压差。这可以避免功率MOSFET被误触发。 www.infineon.com/GDlowsidewww.infineon.com/tdi 英飞凌结隔离（JI）技术 英飞凌p-n结隔离（JI）技术是一项成熟、可靠和行业标准级的MOS/CMOS制造工艺。英飞凌专有的HVIC和抗闩锁CMOS技术可打造出坚固的单片式构造。先进的制造工艺可面向特定的电机控制和开关电源应用，打造出性价比最佳的单片式高压和低压电路结构。 英飞凌JI技术的主要益处：› 大电流（4A）›精密模拟电路（极小的时序/传输时延）›最多的行业标准栅极驱动IC产品组合›电压等级：100V、200V、500V、600V和1200V›驱动结构类型：单通道、半桥/高低边、三相等›最佳性价比的栅极驱动IC 自从1989年国际整流器公司（IR）率先推出首款单片式产品以来，高压集成电路（HVIC）技术就开始利用获得专利的专有单片式结构集成双极器件、CMOS及横向DMOS器件，它们在600V和1200V的运行偏置电压下，分别拥有高于700V和1400V的击穿电压。 利用该混合信号HVIC技术，可以构建高压电平转换电路，以及低压模拟电路和数字电路。这是凭借将高压电路置于由多晶硅环形成的“阱”中的能力实现的。 这些拥有浮控开关的HVIC栅极驱动适用于需要高边、半桥和三相驱动的拓扑。 英飞凌绝缘体上硅（SOI）技术 英飞凌绝缘体上硅（SOI）技术是一种用于英飞凌EiceDRIVER™电平转换栅极驱动IC的高压电平转换技术，这些IC集成自举二极管（BSD），拥有业界一流的抗负瞬态电压尖峰能力。每个晶体管都被埋入的二氧化硅隔开，从而避免了易造成闩锁的寄生双极晶体管。该技术还可降低电平转换功率损耗，从而最大限度降低器件开关的功耗。这一先进工艺可打造出具有技术强化优势的单片式高压及低压电路结构。 英飞凌SOI技术的主要益处：› ›一流的抗负瞬态电压能力，可避免运行不稳定及闩锁，同时提高可靠性››低电阻集成自举二极管（BSD）拥有最低的反向恢复和正向损耗，可以提高效率，加快开关速度，降低温度，以及提升可靠性››最低的电平转换损耗，有助于提高驱动IC效率，并实现灵活的封装设计››集成输入滤波器可改进抗噪性能››每个电压设计等级具有160V、200V、600V、650V和1200V的耐受电压，可提供运行裕量 在VS引脚的负瞬态电压（-VS）下的运行稳定性 如今的高功率开关逆变器及驱动都携带很大的负载电流。VS引脚的电压摆动并不止于负直流母线的电平；相反，因为功率器件中的寄生电感及来自与PCB走线相连接的裸片的寄生电感，它会摆动到负直流母线的电平以下。 EiceDRIVER™SOI电平转换栅极驱动IC产品，拥有业界一流的运行稳定性。图4显示了VBS=15V和脉宽高达1000ns时6ED2230S12T的安全运行线。在绿色区域内，产品不会出现功能异常，亦不会对集成电路造成永久性损害。 英飞凌绝缘体上硅（SOI）技术 集成自举二极管（BSD） 因为简单且成本低，自举电源是高边驱动电路最常见的供电方式。如图5所示，自举电源由自举二极管和电容器组成。电平转换栅极驱动的浮动通道通常被用于实现自举运行。英飞凌SOI栅极驱动采用集成的超快速自举二极管。RBS≤40Ω的低二极管电阻，使得运行范围更宽。 拥有BSD的英飞凌SOI栅极驱动IC，可以驱动较大的IGBT而无自热的风险，同时还可减少所用的元器件数量，以及降低系统成本。 图5：集成自举二极管（BSD）的典型电路接线图 低电平转换损耗 随着工作频率的增加，电平转换损耗所占的比例也在增大。电平转换电路适用于将开关信息从低边传送到高边。电平转换损耗取决于传输所需的电荷。 EiceDRIVER™SOI电平转换栅极驱动，传送信息所需的电荷非常少。电平转换功耗降低，可以增加高频率应用的设计灵活性，延长使用寿命，提高系统效率和应用可靠性。 图6为同一电路板的热线图，结果可见，EiceDRIVER™SOI栅极驱动IC（2ED2106S06F）的功耗降低——55.6°C的温差。 图6：直流母线电压=300V；采用D-Pak封装的CoolMOS™P7；300kHz开关频率 英飞凌电气隔离型无磁芯变压器（CT）技术 英飞凌无磁芯变压器（CT）技术为基于磁耦合的隔离技术，它采用半导体制造工艺来集成由金属线圈结构和氧化硅绝缘层组成的片上变压器。片上无磁芯变压器用于传送输入芯片与输出芯片之间的开关信息和其它信号。该CT技术适用于驱动SiCMOSFET、GaNHEMT、先进的IGBT及MOSFET，可实现短传输时延，最佳时延一致性，以及强抗干扰能力。 英飞凌CT技术的主要益处：› ›灵活的配置和功能，包括：-高输出电流（最高18A）-精准的DESAT保护-有源米勒箝位-I2C配置-隔离等级和认证（UL1577和VDE0884-11）-4mm和8mm爬电距离 电气隔离（功能型、基础型、增强型）›能承受±2300V或更大的电压变化摆动›耐受负向和正向瞬态电压›低功耗 稳定可靠 ›不受共模噪声干扰、极其稳定的信号传输›高达300V/ns的共模传输抗扰度（CMTI）›传输时延一致性：容差可提高应用的稳健性，使其不易因为老化、电流和温度而发生变化 设计灵活性 ›栅极电压范围较宽，最高可达40V——包括负栅极电压在内›CT技术可用于驱动SiCMOSFET和GaNHEMT等宽禁带技术›闭环栅极电流控制选项 精准的时序控制 集成斜坡滤波器 ›精密的集成过滤器可减小不同运行工况下的传输时延变化›集成过滤器可以省去外部过滤器›严格的传输时延可缩短死区时间，从而可以提高系统效率，减少谐波畸变 保护功能 ›通过精准的退饱和（DESAT）检测电路（电流源和比较器）进行可靠的短路检测，从而避免功率器件在短路工况下被损坏›基于两级关断（TLTO）的短路电流保护可降低集电极-发射极电压过冲›有源米勒箝位选项可避免由高dV/dt引起的寄生导通›内置的短路电流箝位可限制短路工况下的栅极电压 安全认证 ›已通过VDE0884和UL1577安全认证 对于SiC MOSFET开关 ›适合650V-2000V碳化硅功率晶体管（如CoolSiC™MOSFET）的超快速开关›EiceDRIVER™隔离型栅极驱动IC具有驱动SiCMOSFET所需的关键性能和参数：–精准的DESAT短路保护–避免寄生导通的有源米勒箝位 –传输时延一致性–精密的输入滤波器–宽泛的输出侧电源电压范围–负栅极电压能力–高共模瞬变抗扰度（CMTI） 隔离类型的定义 选择栅极驱动IC OptiMOS™和StrongIRFET™功率MOSFET 20-300 V N沟道功率MOSFET 英飞凌半导体旨在创造更高的效率、功率密度及成本效益。全系列的OptiMOS™和StrongIRFET™功率MOSFET，可为开关电源（SMPS）、电机控制和驱动、逆变器及计算等应用带来创新及更好的性能。 英飞凌高度创新的OptiMOS™和StrongIRFET™系列产品，在电力系统设计的关键技术指标（比如导通电阻RDS(on)和优值）上始终如一地满足最高质量和性能要求。 OptiMOS™功率MOSFET具有无与伦比的性能，包括超低导通电阻RDS（on），以及适合高开关频率应用的低电荷量。StrongIRFET™功率MOSFET是专为要求苛刻的应用而设计，适合拥有低开关频率的和需要强载流能力的设计。 也提供车规级OptiMOS™。请参阅应用部分和访问www.infineon.com/automotivemosfet 技术开发和产品系列定位 CoolMOS™SJMOSFET 可信赖的高压MOSFET领先供应商 革命性的CoolMOS™功率MOSFET系列在能效领域树立了新的标准。英飞凌的CoolMOS™产品能够大大降低导通损耗、开关损耗及驱动损耗，进而实现优质功率转换系统所要求的高功率密度和高效率。 高压超结MOSFET可满足家用电器驱动、智能手机/平板电脑充电器、笔记本适配器、LED照明、PC电源、及音响和电视电源等消费类应用的需求。客户越来越多地用超结MOSFET代替标准MOSFET，从而为最终用户带来更高的效率和更低的功耗。CoolMOS™P7通过兼具高性能和有竞争力的价格而树立了一个新标杆。作为一个全新的产品系列，CoolMOS™PFD7是面向高功率密度充电器/适配器及家用电器驱动（如冰箱压缩机）的最先进解决方案。 同样，对于服务器、电信、PC电源、光伏、不间断电源、电动汽车充电等工业应用，英飞凌最新的CoolMOS™7超结MOSFET产品家族——由C7、G7、CFD7和P7组成，可满足您的一切需求，从最高效率到最佳性价比等不一而足。除了硅CoolMOS™产品组合，英飞凌还提供广泛的宽禁带产品组合——CoolGaN™增强型HEMT和CoolSiC™MOSFET，用于进一步优化效率及系统成本。 除了工业级和消费级CoolMOS™超结MOSFET，英飞凌还提供车规级产品系列600VCPA、650VCFDA、800VC3A，以及最新推出的650VCFD7A和600VS7A。我们性能优异的车规级产品系列，适用于车载充电机、