先進(jìn)單溝道高壓隔離柵極驅(qū)動(dòng)器GD3160介紹

本文導(dǎo)讀

電動(dòng)車逐漸代替燃油車已經(jīng)成為一種不可逆轉(zhuǎn)的趨勢(shì)。電動(dòng)車上最主要的動(dòng)力來源就是主驅(qū)電機(jī)，所以作為主驅(qū)電機(jī)的控制方案就變得尤為重要。

GD3160是一款改進(jìn)的先進(jìn)單溝道高壓隔離柵極驅(qū)動(dòng)器，具有增強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)和保護(hù)碳化硅（SiC）MOSFET的功能。SPI可編程驅(qū)動(dòng)，保護(hù)和故障報(bào)告功能允許用戶優(yōu)化驅(qū)動(dòng)和保護(hù)幾乎任何SiC MOSFET或Si IGBT功率開關(guān)的條件。GD3160符合ISO 26262標(biāo)準(zhǔn)，通過汽車認(rèn)證，集成了節(jié)約BOM和功能安全功能，支持實(shí)施符合ASILD標(biāo)準(zhǔn)和功率密度高效的xEV逆變器解決方案。

圖1 GD3160應(yīng)用框圖

GD3160的特點(diǎn)如下：

1.集成磁高壓隔離與200至1700V IGBT/SiC兼容；

2.用于單芯片解決方案的集成15A柵極驅(qū)動(dòng)器意味著更少的板空間；

3.集成電流和電壓監(jiān)測(cè)器，用于保護(hù)高壓系統(tǒng)。

圖2 GD3160模塊框圖

功能簡(jiǎn)介

電源管理

電源分為低壓域和高壓域，兩者之間是隔離的。低壓域可以直接使用車載12V供電也可以使用外部5V電源供電。高壓域必須使用隔離電源供電，通常使用反激電源。這種供電方式可以高低壓隔離滿足安規(guī)要求。

功能安全引腳

FSSTATE,FSENB,FSISO是功能安全引腳。FSSTATE,FSENB位于低壓側(cè)，F(xiàn)SISO位于高壓側(cè)且具有最高優(yōu)先級(jí)。

門極驅(qū)動(dòng)輸出級(jí)和診斷

GD3160關(guān)斷柵極時(shí)采用了兩種技術(shù)：

（1）軟關(guān)閉（SSD）功能，這是一種電流限制關(guān)閉功能，用于故障處理和特定關(guān)閉場(chǎng)景。這可以降低負(fù)載電流中的快速變化或高di/dt，并降低了功率器件上的VCE過沖和SOA應(yīng)力。

（2）兩級(jí)關(guān)斷（2LTO）功能，可在確認(rèn)故障條件時(shí)瞬間降低柵極電壓并限制最大集電極電流，這可以降低IGBT/SiC上安全工作區(qū)壓力。

電流監(jiān)測(cè)保護(hù)

在確定過電流或短路事件后，GD3160根據(jù)配置參數(shù)使用兩級(jí)關(guān)斷（2LTO）和軟關(guān)閉（SSD）安全地鎖存柵極。

去飽和保護(hù)& VCE過壓保護(hù)

當(dāng)IGBT導(dǎo)通時(shí)，GD3160還可以直接監(jiān)測(cè)IGBT/SiC-Vce/Vds。如果檢測(cè)到異常高的VCE，SSD電路會(huì)迅速（但不是突然）關(guān)閉IGBT并鎖存并報(bào)告故障。

分段驅(qū)動(dòng)操作

分段驅(qū)動(dòng)是指GD3160在關(guān)斷期間對(duì)關(guān)斷電流進(jìn)行波形整形和調(diào)制柵極阻抗的能力，目的是減輕潛在的高VCE過沖甚至可以減小門極驅(qū)動(dòng)電阻阻值從而降低開關(guān)損耗。

錯(cuò)誤狀態(tài)及模擬報(bào)告

GD3160通過INTA和INTB中斷引腳以及模擬報(bào)告AOUT引腳報(bào)告狀態(tài)和實(shí)時(shí)設(shè)備條件（如VGE、VCE、功率設(shè)備溫度）。

AMUX and ADC

GD3160具有模擬多路復(fù)用電路（AMUX），該電路向10位模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）提供信號(hào)。AMUX和ADC允許讀取和轉(zhuǎn)換TSENSEA、AMUXIN、VCC、VCCREG和VEE引腳處的電壓，以及內(nèi)部GH溫度傳感器的輸出。轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)可以通過SPI或具有適當(dāng)SPI命令和寄存器設(shè)置的AOUT引腳進(jìn)行監(jiān)控。

產(chǎn)品應(yīng)用

具有適當(dāng)SPI命令和寄存器設(shè)置的AOUT引腳進(jìn)行監(jiān)控。

SiC 門極驅(qū)動(dòng)器；

IGBT門極驅(qū)動(dòng)器；

DCDC電源轉(zhuǎn)換器；

汽車牽引逆變器。

審核編輯：湯梓紅