英飛凌最新推出的X3系列驅(qū)動(dòng)芯片

俗話說，好馬配好鞍，好IGBT自然也要配備好的驅(qū)動(dòng)IC。一顆好的驅(qū)動(dòng)不僅要提供足夠的驅(qū)動(dòng)功率，最好還要有完善的保護(hù)功能，例如退飽和保護(hù)、兩電平關(guān)斷、軟關(guān)斷、欠壓保護(hù)等，為IGBT的安全運(yùn)行保駕護(hù)航。

然而有保護(hù)功能的驅(qū)動(dòng)芯片，大部分的參數(shù)都是固定的，或者是只能靠外圍器件進(jìn)行粗放的調(diào)節(jié)。對(duì)于退飽和保護(hù)來說，內(nèi)部電流源的電流是固定的，短路消隱時(shí)間只能靠調(diào)節(jié)外接電容大小來調(diào)整。對(duì)于兩電平關(guān)斷功能來說，兩電平持續(xù)的時(shí)間和電位需要靠外接電容和齊納二極管來實(shí)現(xiàn)。而軟關(guān)斷電流及米勒鉗位電流對(duì)于某一顆芯片來說也是固定的，無法調(diào)整。這樣芯片的適用范圍就受到了限制，而且增加了BOM成本。

然而，英飛凌最新推出的X3系列驅(qū)動(dòng)芯片——1ED34X1及1ED38X0即將打破這種刻板印象。最高可達(dá)64檔的參數(shù)調(diào)節(jié)究竟能給IGBT應(yīng)用帶來怎樣的益處？

1ED34X1是模擬控制芯片，1ED38X0是純數(shù)字芯片系列。它們外觀采用了300mil的寬體封裝。Pin腳數(shù)量與前代1ED020I12系列保持一致，都是16pin，但是pin腳間距從2.54mm降低到1.27mm，排布更加緊湊。

然而細(xì)看1ED34X1的PIN腳分布，可以發(fā)現(xiàn)這顆芯片最特別的地方在于原邊兩個(gè)控制PIN腳ADJA和ADJB。這兩個(gè)引腳連接不同阻值的電阻即可方便地調(diào)節(jié)退飽和保護(hù)功能的延遲以及濾波時(shí)間、兩電平關(guān)斷的電位及持續(xù)時(shí)間等參數(shù)。

而1ED38X0是純數(shù)字芯片，通過標(biāo)準(zhǔn)的I2C總線進(jìn)行參數(shù)配置，SCL與SDA是串行I/O及時(shí)鐘輸入接口?？梢詫?shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)參數(shù)的最高64個(gè)檔位的個(gè)性化設(shè)定。

數(shù)字化的驅(qū)動(dòng)芯片究竟有何過人之處？

我們來一一揭曉

01

短路延遲及消隱時(shí)間可編程！

以往短路保護(hù)消隱時(shí)間需要通過外接電容來實(shí)現(xiàn)，而X3系列則不需要外接電容。其中，1ED34X1通過ADJB引腳連接不同阻值的電阻可設(shè)置不同的消隱時(shí)間，共有16檔可調(diào)。典型外圍電路設(shè)置如下圖。

短路保護(hù)時(shí)序圖如下圖所示。其中，tDESATleb是門極開啟到DESAT功能被激活的時(shí)間。在此期間DESAT功能禁用，這是為了防止功率器件開通過程中震蕩引起DESAT誤觸發(fā)。tDESATleb時(shí)間過后，芯片內(nèi)部偏置電流開始從DESAT pin流經(jīng)功率器件。當(dāng)短路發(fā)生后，DESAT引腳的電位迅速上升到退飽和閾值電壓VDESAT。在經(jīng)過一定的濾波時(shí)間tDESATfilter之后，芯片內(nèi)部比較器翻轉(zhuǎn)。再經(jīng)過一定時(shí)間的延遲之后，輸出被拉低，系統(tǒng)報(bào)錯(cuò)。

在1ED34X1中，退飽和閾值電壓是傳統(tǒng)的9.2V。而在1ED38X0中，退飽和閾值電壓也是可以調(diào)整的，閾值電壓從1.8V到9.2V，有18檔可以調(diào)節(jié)。

在整個(gè)退飽和過程中，tDESATfilter是一個(gè)重要的參數(shù)，它標(biāo)志著從DESAT腳電位達(dá)到9V，到比較器翻轉(zhuǎn)的時(shí)間。在經(jīng)典的1ED020I12-F2中，這一數(shù)值是250ns。這個(gè)時(shí)間太短，所以需外接DESAT電容來設(shè)定消隱時(shí)間。但在1ED34X1中，tDESATfilter從1575ns到3975ns，8檔可調(diào)。對(duì)于短路時(shí)間5us以下的器件，這個(gè)濾波時(shí)間足夠用了。這樣一來，傳統(tǒng)標(biāo)配的退飽和電容完全可以省了！

1ED38X0的調(diào)節(jié)更加靈活，Tdesatled從0ns到3150ns有64檔可調(diào)，而tDESATfilter從0ns到6000ns有32檔可調(diào)！

1ED34X1和1ED38X0也支持經(jīng)典的退飽和電路。這樣，濾波時(shí)間tDESATfilter就要和外接電容所導(dǎo)致的消隱時(shí)間tblanking相疊加，形成一個(gè)相對(duì)較長(zhǎng)的短路保護(hù)反應(yīng)時(shí)間。

有外接退飽和電容的1ED34X1

02

可調(diào)節(jié)的軟關(guān)斷電流！

1ED34x1還具有在故障情況下軟關(guān)斷的功能。在器件出現(xiàn)過流故障的情況下，驅(qū)動(dòng)芯片將會(huì)使用較低的電流關(guān)斷IGBT，將會(huì)減慢IGBT的di/dt，避免出現(xiàn)過高的電壓尖峰損壞IGBT。軟關(guān)斷的參數(shù)通過 ADJA連接的電阻可調(diào)。系列中每一款芯片都有16檔關(guān)斷電流，ADJA電阻與軟關(guān)斷電流關(guān)系如下表所示。

1ED38X0也有軟關(guān)斷功能，軟關(guān)斷電流范圍根據(jù)型號(hào)不同而有所區(qū)別，各有16檔可調(diào)。

1ED3830M:15mA-233mA

1ED3860M:29mA-466mA

1ED3890M:44mA-699mA

03

擴(kuò)展的米勒鉗位能力

就米勒鉗位而言，1ED34X1系列產(chǎn)品按鉗位方式分為兩種。一種是直接鉗位，例如1ED3431，即直接把clamp pin接到IGBT的門極。這種情況下鉗位電流的典型值是2A，適用于100A以下的IGBT。

另一種方式是在clamp PIN外接一個(gè)N-MOSFET，來擴(kuò)展鉗位電流，以適應(yīng)更大電流IGBT的需求。例如1ED3461及1ED3491。根據(jù)外接NMOS型號(hào)的不同，鉗位電流最大可擴(kuò)展到20A。

對(duì)于1ED38X0來說，可以通過編程設(shè)定采用直接鉗位或者外接MOS進(jìn)行鉗位。而且鉗位延遲8檔可調(diào)。

04

兩電平關(guān)斷

1ED38X0有兩電平關(guān)斷功能，有4個(gè)相關(guān)參數(shù)，皆可調(diào)整。其中，關(guān)斷電平VTLTOFF從4.25V到12V，每0.25V為一檔位，共有32檔可調(diào)，兩電平關(guān)斷時(shí)間tTLToff同樣32檔可調(diào)。

這么多參數(shù)，是不是已經(jīng)眼花繚亂了？然而事情并沒有結(jié)束，1ED34X1與1ED38X0較上一代的改進(jìn)還有很多！

1ED34X1與1ED38X0采用16pin寬體封裝，通過了VDE 0884-11認(rèn)證，符合加強(qiáng)絕緣標(biāo)準(zhǔn)。

1ED34X1與1ED38X0系列最高輸出電流可達(dá)9A。領(lǐng)導(dǎo)再也不用擔(dān)心輸出電流不夠用了！還省了推挽電路的BOM及成本，采購(gòu)也夸我是省料小能手！

1ED34X1與1ED38X0能不能驅(qū)動(dòng)SiC？必須能！精確的退飽和時(shí)間設(shè)定簡(jiǎn)直就是為SiC量身定做，哪怕SiC的短路時(shí)間低到2us也是游刃有余。

一張圖總結(jié)一下干貨

1ED34X1產(chǎn)品系列完整型號(hào)如下表

1ED34X1產(chǎn)品系列完整型號(hào)如下表

關(guān)于英飛凌

英飛凌設(shè)計(jì)、開發(fā)、制造并銷售各種半導(dǎo)體和系統(tǒng)解決方案。其業(yè)務(wù)重點(diǎn)包括汽車電子、工業(yè)電子、射頻應(yīng)用、移動(dòng)終端和基于硬件的安全解決方案等。

英飛凌將業(yè)務(wù)成功與社會(huì)責(zé)任結(jié)合在一起，致力于讓人們的生活更加便利、安全和環(huán)保。半導(dǎo)體雖幾乎看不到，但它已經(jīng)成為了我們?nèi)粘Ｉ钪胁豢苫蛉钡囊徊糠?。不論在電力生產(chǎn)、傳輸還是利用等方面，英飛凌芯片始終發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。此外，它們?cè)诒Ｗo(hù)數(shù)據(jù)通信，提高道路交通安全性，降低車輛的二氧化碳排放等領(lǐng)域同樣功不可沒。

原文標(biāo)題：IGBT驅(qū)動(dòng)芯片進(jìn)入可編程時(shí)代，英飛凌新品X3有何玄機(jī)？

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