從工業(yè)驅(qū)動(dòng)應(yīng)用看各家不同的IGBT驅(qū)動(dòng)水準(zhǔn)

電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道(文/李寧遠(yuǎn))驅(qū)動(dòng)這個(gè)話題一直是我們重點(diǎn)關(guān)注的領(lǐng)域，在眾多驅(qū)動(dòng)中，IGBT的驅(qū)動(dòng)肯定是極具話題性的一類。IGBT驅(qū)動(dòng)可以說直接決定了IGBT元件的性能能否充分發(fā)揮。我們都知道，能夠讓功率器件保持在最大輸出功率上那當(dāng)然是最好的，但是往往驅(qū)動(dòng)是沒法這么穩(wěn)定的，如果不提前開始保護(hù)，那么將難以確保真正發(fā)生過流時(shí)是否能可靠關(guān)斷IGBT。

同時(shí)，IGBT元件的電氣保護(hù)幾乎都設(shè)計(jì)在驅(qū)動(dòng)中，IGBT驅(qū)動(dòng)的可靠性直接和IGBT元件可靠性掛鉤，可見IGBT驅(qū)動(dòng)的重要性。功率器件的應(yīng)用面太廣，因此我們將切口縮小，從工業(yè)驅(qū)動(dòng)這個(gè)應(yīng)用上來看各家不同的IGBT驅(qū)動(dòng)水準(zhǔn)。

EiceDRIVER IGBT驅(qū)動(dòng)

英飛凌的EiceDRIVER柵極驅(qū)動(dòng)系列涵蓋MOSFET，IGBTs，SiC，以及GaN驅(qū)動(dòng)。EiceDRIVER提供500多種驅(qū)動(dòng)，適配任何功率器件和任何終端應(yīng)用。從整體上看，這個(gè)系列涵蓋各種電壓等級(jí)，各種隔離等級(jí)、各種保護(hù)等級(jí)，不論是驅(qū)動(dòng)分立的功率器件還是功率模塊，優(yōu)秀性能的驅(qū)動(dòng)對(duì)于任何IGBT元件來說都是最可靠的助力。

對(duì)于工業(yè)驅(qū)動(dòng)，再細(xì)一點(diǎn)就是工業(yè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)來說，集成自舉二極管(BSD)、過流保護(hù)(OCP)、可編程死區(qū)等等功能的IGBT驅(qū)動(dòng)無疑是最為適用的。在用于IGBT的驅(qū)動(dòng)上，EiceDRIVER提供了包括隔離式柵極驅(qū)動(dòng)器IC、電平移位柵極驅(qū)動(dòng)器IC和低側(cè)柵極驅(qū)動(dòng)器IC，并針對(duì)所有應(yīng)用中的IGBT分立器件和模塊進(jìn)行了優(yōu)化。

在EiceDRIVER用于IGBT驅(qū)動(dòng)上，最新的1ED3491MU12M囊括了工業(yè)電機(jī)驅(qū)控所需的一切要素。作為單通道的柵極IGBT驅(qū)動(dòng)，1ED3491MU12M采用了節(jié)省空間的DSO-16 細(xì)間距寬體封裝。在將尺寸控制到較小范圍的同時(shí)，該IC還有著〉8mm的爬電距離。這種高集成度的驅(qū)動(dòng)IC所需的外部組件極少，對(duì)于設(shè)計(jì)人員來說能大幅降低設(shè)計(jì)周期，這是很有吸引力的一點(diǎn)。

1ED3491MU12M可以驅(qū)動(dòng)650V/1200V/1700V/2300V的IGBT，整體的共模瞬態(tài)抗擾度均大于100kV/μs。這一點(diǎn)繼承了英飛凌在功率器件上的優(yōu)勢(shì)。作為功率器件大廠，高CMTI是旗下產(chǎn)品共有的特征。9A的拉/灌電流峰值也是很高的輸出水平，同時(shí)IC到IC之間的傳播延遲十分緊密，最大僅為30ns。除了本身性能好之外，帶故障輸出的精確VCEsat檢測(cè)，退飽和檢測(cè)后IGBT軟關(guān)斷，欠壓鎖定保護(hù)，電流隔離這些優(yōu)勢(shì)完美適合所有需要可靠DESAT保護(hù)的應(yīng)用且對(duì)空間要求更小。

STDRIVE IGBT驅(qū)動(dòng)

ST的STDRIVE系列驅(qū)動(dòng)涵蓋了具有更高額定值的器件，用于運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)。提供了廣泛的電流輸出驅(qū)動(dòng)能力和配置選擇，不僅有獨(dú)立高側(cè)和低側(cè)驅(qū)動(dòng)，還配置具有死區(qū)時(shí)間，同時(shí)STDRIVE高電壓驅(qū)動(dòng)器含有運(yùn)算放大器和比較器能幫助設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換器保護(hù)電路。這個(gè)系列的所有器件都能在-40℃至125℃的溫度范圍內(nèi)工作，其中TDXX系列最高可以覆蓋至150℃，TDXX系列中有不少先進(jìn)的IGBT驅(qū)動(dòng)。

TD351就是其中一款先進(jìn)的IGBT驅(qū)動(dòng)，包括了控制和保護(hù)功能，旨在設(shè)計(jì)一個(gè)高可靠性工業(yè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。創(chuàng)新的主動(dòng)米勒鉗位功能消除了大多數(shù)應(yīng)用中對(duì)負(fù)柵極驅(qū)動(dòng)的需要，并允許為高壓側(cè)驅(qū)動(dòng)器使用簡單的自舉電源。TD351具有兩級(jí)關(guān)閉功能，電平和延遲可調(diào)。在過流或短路情況下，該功能可防止在關(guān)閉時(shí)產(chǎn)生過大的過壓。同樣的延遲在開啟時(shí)應(yīng)用，以防止脈沖寬度失真。在保護(hù)上該器件還做了2kV的ESD。同樣在這個(gè)系列中，TD350E在擁有這些相同的功能同時(shí)，另外配置了IGBT去飽和保護(hù)和故障狀態(tài)輸出，并與脈沖變壓器和光耦信號(hào)兼容，將整體驅(qū)動(dòng)水平又做了一次拔高。

而STGAP2HD IGBT驅(qū)動(dòng)則使用了ST最新的電流隔離技術(shù)，在寬體封裝中提供了6kV瞬態(tài)電壓能力。4 A的電流能力以及軌對(duì)軌輸出，使STGAP2HD適用于功率轉(zhuǎn)換和工業(yè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)逆變器等中高功率應(yīng)用。STGAP2HD的聯(lián)鎖功能可防止輸出同時(shí)處于高電平，避免在邏輯輸入命令錯(cuò)誤的情況下出現(xiàn)直通情況。聯(lián)鎖功能可通過專用配置引腳禁用，以允許兩個(gè)通道獨(dú)立并行運(yùn)行，輸入到輸出的傳播延遲結(jié)果控制在75ns以內(nèi)，提供了高PWM控制精度。

UCC217xx IGBT驅(qū)動(dòng)

TI的UCC217xx IGBT驅(qū)動(dòng)系列有三大特性，強(qiáng)大的驅(qū)動(dòng)電流、極高的CMTI 和極短的傳播延遲。當(dāng)然在保護(hù)功能、系統(tǒng)尺寸以及成本上也都屬于業(yè)內(nèi)領(lǐng)先水平。

UCC21750是一款電隔離單通道柵極驅(qū)動(dòng)器，用于具有高達(dá) 2121V 直流工作電壓的IGBT，具有高級(jí)保護(hù)功能、出色的動(dòng)態(tài)性能和穩(wěn)健性。輸入側(cè)通過SiO2電容隔離技術(shù)與輸出側(cè)相隔離，支持高達(dá)1.5kVRMS的工作電壓、12.8kVPK的浪涌抗擾度，并提供較低的器件間偏移和高CMTI。該器件采用SOIC-16 DW封裝，將尺寸控制到較小范圍的同時(shí)，還有著〉8mm的爬電距離。

UCC21750的輸出能力極強(qiáng)，擁有±10A的電流能力，這種峰值的驅(qū)動(dòng)電流絕對(duì)是行業(yè)頂尖水平。同時(shí)擁有33V的最大輸出驅(qū)動(dòng)電壓。與峰值電流電壓同樣高的還有它的CMTI，大于100kV/μs也是業(yè)內(nèi)高水平。UCC21750的傳播延遲最大為130ns，脈沖/器件間偏移最大為30ns。

內(nèi)部源米勒鉗位，發(fā)生故障時(shí)的400mA軟關(guān)斷，UVLO等等都給器件帶來了足夠的可靠性。這樣具有DESAT和內(nèi)部米勒鉗位的5.7kVrms，±10A單通道隔離式柵極驅(qū)動(dòng)器是驅(qū)動(dòng)IGBT的可靠選擇。

小結(jié)

總的來說，作為場(chǎng)控核心，一個(gè)好的IGBT驅(qū)動(dòng)應(yīng)該在放大、隔離以及保護(hù)上面面俱到。用于工業(yè)場(chǎng)景驅(qū)動(dòng)的IGBT也都在這些方面做了相當(dāng)大的拔高。

原文標(biāo)題：IGBT工業(yè)應(yīng)用驅(qū)動(dòng)：從放大、隔離到保護(hù)的全方位性能拔高

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審核編輯：湯梓紅