瞻芯電子比鄰驅(qū)動系列碳化硅(SiC)專用柵極驅(qū)動芯片介紹

比鄰驅(qū)動(Nextdrive)是瞻芯電子自主創(chuàng)新開發(fā)的一系列碳化硅(SiC)專用柵極驅(qū)動芯片，具有緊湊、高速和智能的特點(diǎn)。

這是瞻芯電子憑借核心團(tuán)隊(duì)在多領(lǐng)域的專業(yè)經(jīng)驗(yàn)，依據(jù)自主開發(fā)的碳化硅 MOSFET的實(shí)際參數(shù)，結(jié)合高壓大功率電源、逆變器、高速電機(jī)驅(qū)動等多個(gè)行業(yè)領(lǐng)先客戶在各類應(yīng)用遇到的實(shí)際問題，成功定義和開發(fā)的一系列碳化硅專用驅(qū)動芯片。因?yàn)榉庋b緊湊，芯片可緊鄰器件布局，因此命名為比鄰驅(qū)動，同時(shí)Nextdrive也寓意為“下一代”的創(chuàng)新驅(qū)動產(chǎn)品。

開發(fā)背景

為了充分發(fā)揮碳化硅(SiC)MOSFET的優(yōu)勢，需采用合理的驅(qū)動電路以滿足碳化硅(SiC)MOSFET的特殊要求。因?yàn)樘蓟?SiC)MOSFET比傳統(tǒng)的硅(Si)器件的開關(guān)速度和開關(guān)頻率快上十多倍，所以驅(qū)動回路必須具備較小的雜散電感、足夠的驅(qū)動能力、高精度的負(fù)電壓、精確可控的短路時(shí)間，以及靈活可調(diào)的軟關(guān)斷。

綜上，驅(qū)動碳化硅(SiC)MOSFET的要求有： 1. 需要串?dāng)_抑制、負(fù)壓關(guān)斷和噪聲處理，以防止誤導(dǎo)通。 2. 需要快速的短路保護(hù)功能，并防止誤觸發(fā)短路保護(hù)。 3. 高度集成化的功能，以滿足系統(tǒng)的小型化要求。 4. 盡量減小驅(qū)動回路的寄生效應(yīng)，以降低開關(guān)損耗。

基于碳化硅(SiC)MOSFET的應(yīng)用特點(diǎn)，瞻芯電子創(chuàng)新開發(fā)了比鄰驅(qū)動TM(Nextdrive)系列碳化硅 (SiC)專用柵極驅(qū)動芯片，以確保碳化硅 MOSFET安全、可靠和高效運(yùn)行，也能有效降低應(yīng)用系統(tǒng)的總體物料成本。該系列已推出產(chǎn)品如下：

隔離與非隔離驅(qū)動的選擇

在選擇隔離型或非隔離型柵極驅(qū)動芯片時(shí)，可綜合考慮以下幾方面：

安全性和可靠性：對電氣隔離有高要求的場景，選隔離型驅(qū)動芯片；無須隔離的場景，選非隔離型驅(qū)動芯片。

抗干擾性：評估系統(tǒng)對外界干擾的敏感程度，對于容易受到干擾的應(yīng)用，選擇隔離型驅(qū)動芯片，因其抗干擾性能更好。

成本預(yù)算：衡量系統(tǒng)設(shè)計(jì)和制造的成本，非隔離型芯片通常成本更低，有助于降低整體成本。

由于很多工程師習(xí)慣性選擇隔離型驅(qū)動芯片，但也有一些應(yīng)用場景更適合采用非隔離驅(qū)動芯片，比如：

不需要隔離的應(yīng)用，如：PFC電源/電動空調(diào)壓縮機(jī)/PTC電源等；

若功率回路是PCB布局的第一考慮因素，則驅(qū)動設(shè)計(jì)要作取舍，隔離部分可能跟驅(qū)動部分距離較遠(yuǎn)；

多管并聯(lián)，分布式非隔離驅(qū)動方案；

比鄰驅(qū)動IVCR1401/2芯片介紹

比鄰驅(qū)動IVCR1401/2是業(yè)界首創(chuàng)的緊湊、高速、智能的碳化硅(SiC)MOSFET專用低側(cè)柵極驅(qū)動芯片，也適用于自舉高側(cè)柵極驅(qū)動。IVCR1401/2采用緊湊的8引腳封裝，兼容寬范圍供電（高達(dá)35V），能提供4A峰值拉灌電流，且內(nèi)部集成-3.5V負(fù)壓，能夠高效、可靠地驅(qū)動碳化硅(SiC) MOSFET，且兼容IGBT驅(qū)動。同時(shí)安全性方面，集成了退飽和短路保護(hù)，并內(nèi)置消隱時(shí)間，還有欠壓鎖定(UVLO)與故障報(bào)警功能。

由于IVCR1401/2集成了最關(guān)鍵的負(fù)壓驅(qū)動功能，對比其它依靠外圍電路提供負(fù)壓的方案，采用IVCR1401/2（方案三）具有明顯優(yōu)勢：

關(guān)于IVCR1401/2集成的短路保護(hù)功能，有3個(gè)特點(diǎn)：

內(nèi)部恒流源增加到1mA，讓響應(yīng)速度更快，抗噪耐量更高；

閾值提高到9.5V，提高抗噪能力；

可通過外圍的R1來調(diào)整觸發(fā)閾值；

比鄰驅(qū)動IVCR1412芯片介紹

比鄰驅(qū)動IVCR1412是業(yè)界第一款集成負(fù)壓和米勒效應(yīng)抑制功能，且為極緊湊SOT23-6封裝的柵極驅(qū)動芯片。

因?yàn)镮VCR1412輸出準(zhǔn)電流源，從而免除了柵極電阻，又能貼近功率管安裝，則讓柵極驅(qū)動環(huán)路最大限度地減小雜散電感，提升動態(tài)均流的效果明顯。由于柵極驅(qū)動環(huán)路上沒有柵極電阻，IVCR1412的強(qiáng)下拉輸出可實(shí)現(xiàn)有源米勒效應(yīng)抑制功能，從而可靠地關(guān)斷MOSFET。

IVCR1412可為SiC MOSFET、Si MOSFET和IGBT提供簡便、緊湊且可靠的柵極驅(qū)動解決方案，主要特點(diǎn)及應(yīng)用框圖如下：

相關(guān)鏈接：緊湊型SiC柵極驅(qū)動IVCR1412，集成負(fù)壓和米勒效應(yīng)抑制功能

隔離型IVCO1A0x芯片介紹

IVCO1A0x芯片是一系列具備隔離功能的單通道柵極驅(qū)動芯片，可兼容多數(shù)數(shù)字控制器的工作電壓，并提供8.5A峰值拉電流和10A峰值灌電流，輸出電壓最高可達(dá)36V，因此能有效驅(qū)動 SiC/ Si MOSFET 和Si IGBT，并且集成了欠壓保護(hù)(UVLO)功能。 功能方面有2種型號：分離式輸出(IVCO1A01)和有源米勒鉗位(IVCO1A02)。IVCO1A01可獨(dú)立調(diào)節(jié)開通和關(guān)斷速度，以尋求開關(guān)損耗和EMI性能的最優(yōu)平衡；IVCO1A02可提供有源米勒鉗位保護(hù)功能，以防止因米勒效應(yīng)引起的誤導(dǎo)通。

注：以上型號中Q代表符合車規(guī)級(AEC-Q100)標(biāo)準(zhǔn)。

相關(guān)鏈接：隔離驅(qū)動芯片IVCO1A0x獲車規(guī)級認(rèn)證，助力汽車電子應(yīng)用

瞻芯電子在“2023年碳化硅功率半導(dǎo)體和芯片技術(shù)研討會”上專題介紹過比鄰驅(qū)動(Nextdrive)系列芯片及眾多產(chǎn)品和應(yīng)用報(bào)告，為了幫助更多業(yè)界伙伴開發(fā)和應(yīng)用，故將陸續(xù)精選內(nèi)容發(fā)布。

本文因篇幅有限，分為上下兩篇展開，下篇將介紹比鄰驅(qū)動(Nextdrive)系列芯片在下列場景的應(yīng)用：

車載空調(diào)壓縮機(jī)應(yīng)用

叉車充電機(jī)應(yīng)用

車載PTC加熱方案

風(fēng)機(jī)驅(qū)動方案

IVCR1412芯片多管并聯(lián)

Local Buffer方案

審核編輯：湯梓紅