Микросхемы драйверов ориентированы на высокий уровень

Feb 21, 2024

ИС драйверов занимают важное место в качестве важной части многих конструкций, связанных с питанием, например, в электромобилях (EV). Оптимизированная конструкция требует более пристального внимания к таким требованиям, как эффективность, плотность и стоимость. В зависимости от особенностей применения всегда есть компромиссы.

В этой статье мы исследуем пробелы, которые каждое из этих устройств устраняет в отрасли, а также их ключевые особенности и атрибуты.

Несмотря на их популярность в коммерческих технологиях, в отрасли отсутствуют микросхемы драйверов силовых затворов, которые могут выдерживать высокие уровни напряжения (более 600 В) в таких приложениях, как электромобили (EV), сохраняя при этом высокую изоляцию.

В связи с этим компания Renesas Electronics недавно представила новую микросхему драйвера затвора RAJ2930004AGM, которая поддерживает устройства с напряжением 1200 В и напряжением изоляции 3,75 кВ (среднеквадратичное значение). Он предназначен для управления IGBT и MOSFET-транзисторами из карбида кремния (SiC) для инверторов электромобилей.

Драйверы затворов получают управляющие сигналы от микроконтроллера (MCU) в низковольтной области. Они передают эти сигналы для переключения силовых устройств в области высокого напряжения, создавая необходимость в электрической изоляции между входом и выходом.

Однако высокая изоляция при высоких напряжениях является особенно сложной задачей. Изоляция по-прежнему требует какого-либо подключения, позволяющего контролировать выключатели питания. Он не должен допускать протекания значительного тока между двумя сторонами, что затруднено при высоких напряжениях.

Чем выше напряжение, тем больше нагрузка на изоляционный материал, что затрудняет поддержание высокого уровня изоляции. Кроме того, скачки высокого напряжения также могут вызвать нагрузку на изоляцию.

По словам Renesas, ее устройство RAJ2930004AGM преодолевает эти проблемы и оснащено изолятором на 3,75 кВ (среднеквадратичное значение), выдерживая напряжение до 1200 В. Чтобы уменьшить всплески высокого напряжения, драйвер добавляет CMTI (устойчивость к синфазным переходным процессам) на 150 В/нс.

Кроме того, он включает в себя активный зажим Миллера, плавное отключение, схему защиты от перегрузки по току, блокировку при пониженном напряжении (UVLO) и обратную связь о неисправности. Благодаря небольшому корпусу SOIC16 он подходит для инверторов, бортовых зарядных устройств и преобразователей постоянного тока. Более подробную информацию можно найти в техническом описании RAJ2930004AGM.

Серьезным пробелом в индустрии приводов для ворот является интеграция. Большинство микросхем драйверов затворов, представленных на рынке, могут оказаться неподходящими для приложений с ограниченным пространством. Существует потребность в микросхемах драйверов, которые могут интегрировать несколько функций, таких как управление затвором, регулирование напряжения и защита, в одном корпусе небольшого форм-фактора, чтобы уменьшить количество внешних компонентов и сэкономить место на плате.

Учитывая все это, компания Infineon Technologies недавно представила 160-вольтовую микросхему трехфазного драйвера затвора MOTIX 6ED2742SOIQ. Устройство предназначено для приложений с ограниченным пространством, таких как аккумуляторные электроинструменты, робототехника, дроны и легкие электромобили (EV). Он включает в себя блок управления питанием (PMU), усилитель измерения тока (CSA) и защиту от перегрузки по току, что делает его хорошо подходящим для изоляции управления двигателем BLDC (бесщеточный постоянный ток) с батарейным питанием в этих приложениях.

Новый Infineon MOTIX 6ED2742SOIQ — это драйвер затвора «кремний-на-изоляторе» (SOI) на 160 В со встроенным блоком управления питанием, усилителем измерения тока с выбираемым коэффициентом усиления между напряжением питания и землей и защитой от перегрузки по току. Он также имеет встроенные бутстреп-диоды, питающие три внешних конденсатора.

Микросхема может поддерживать 100% рабочий цикл за счет постепенного заряда. Он также включает в себя такие функции защиты, как блокировка при пониженном напряжении (UVLO), защита от перегрузки по току с регулируемым порогом, передача информации о неисправностях и автоматическое восстановление после сбоя. Выходной драйвер спроектирован с учетом минимальной перекрестной проводимости. Устройство обеспечивает задержку распространения 100 нс и минимальное мертвое время 100 нс со встроенным согласованием задержки.

Для промышленных приводов двигателей с батарейным питанием тепловая надежность имеет решающее значение. Драйвер MOTIX доступен в корпусе QFN-32 с термоэффективной открытой панелью питания. Дополнительную информацию можно найти в техническом описании 6ED2742SOIQ.