納芯微驅(qū)動(dòng)芯片助力工業(yè)自動(dòng)化和汽車應(yīng)用發(fā)展

隨著新能源汽車和工業(yè)控制對驅(qū)動(dòng)芯片的需求越來越旺盛、要求越來越復(fù)雜，開發(fā)者在芯片設(shè)計(jì)時(shí)，需要考慮更多元化的場景和更細(xì)節(jié)的技術(shù)要點(diǎn)。從“三相逆變功率驅(qū)動(dòng)”、“車載充電器電子鎖”、“PLC數(shù)字輸出”三大典型應(yīng)用場景出發(fā)，結(jié)合納芯微最新推出的智能驅(qū)動(dòng)芯片，了解如何在系統(tǒng)開發(fā)時(shí)選擇適合的芯片，來提升系統(tǒng)的整體性能。

驅(qū)動(dòng)芯片的選擇

方案概述

面向功率器件、電機(jī)和繼電器等，納芯微提供“柵極驅(qū)動(dòng)”和“電機(jī)驅(qū)動(dòng)”兩大類型的驅(qū)動(dòng)芯片。

01柵極驅(qū)動(dòng)芯片

納芯微的柵極驅(qū)動(dòng)主要用于控制外部IGBT、Mos管、第三代半導(dǎo)體SiC等方面的應(yīng)用。以“是否在芯片內(nèi)部集成了隔離帶”為區(qū)分，納芯微的柵極驅(qū)動(dòng)又分為柵極非隔離驅(qū)動(dòng)和柵極隔離驅(qū)動(dòng)芯片。

1)柵極非隔離驅(qū)動(dòng)

納芯微的NSD1025x面向通信電源、微逆光伏應(yīng)用，支持正負(fù)5安培的驅(qū)動(dòng)電流，提供不同封裝，常見于雙低邊的控制，可提供電壓型變壓器的驅(qū)動(dòng)方式。

納芯微NSD1624可以支持600V耐壓，以公司獨(dú)有的“使用基本隔離方式實(shí)現(xiàn)上管隔離”來實(shí)現(xiàn)高壓，最高可支持1200V。與市面上其它采用高壓工藝實(shí)現(xiàn)600V或1200V半橋驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)方案相比，納芯微在芯片內(nèi)部使用隔離工藝的方式，具備更強(qiáng)的抗干擾能力。

2)柵極隔離驅(qū)動(dòng)

在通訊電源、車載市場表現(xiàn)優(yōu)異的納芯微NSi6602雙通道半橋驅(qū)動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)半橋控制，并可提供一個(gè)隔離帶，特別適用于SiC和Mos管的CLLC-DCDC架構(gòu)。

單路隔離驅(qū)動(dòng)方面，納芯微提供兩款產(chǎn)品，分別為電壓型和電流型輸入。電壓型輸入NSi6601主要靠CMOS邏輯進(jìn)行輸出，驅(qū)動(dòng)控制，集成米勒鉗位功能，可用于SiC驅(qū)動(dòng);電流型輸入NSi6801系列產(chǎn)品主要面向光耦型輸入替代，芯片內(nèi)部實(shí)現(xiàn)模擬光耦型電流型輸入，客戶在進(jìn)行光耦型產(chǎn)品替代時(shí)，無需更改PCB板就可以輕松實(shí)現(xiàn)替換。

2022年以來，納芯微也推出了更多隔離驅(qū)動(dòng)方面的新產(chǎn)品，從以往4-5安培的驅(qū)動(dòng)電流升級到正負(fù)10安培的智能型隔離驅(qū)動(dòng)NSi6611、NSi6651等產(chǎn)品，在芯片內(nèi)部集成了完整的退保和保護(hù)，以及彌勒鉗位，過流保護(hù)等功能。

針對電流型隔離驅(qū)動(dòng)，納芯微推出了最新的NSi68515系列智能型隔離驅(qū)動(dòng)，輸入模式為電流型，可兼容市面上很多通用光耦智能型驅(qū)動(dòng)方案，并在芯片內(nèi)部集成了彌勒鉗位、退保和保護(hù)、以及UVLO保護(hù)等功能。

02電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片

納芯微使用BCD工藝把Mos管集成在芯片內(nèi)部，可幫助客戶節(jié)省PCB板尺寸，并為客戶實(shí)現(xiàn)整體解決方案。

針對OBC電子鎖應(yīng)用，納芯微開發(fā)了直流有刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)NSD731x，主要用于充電槍。面向PLC市場，納芯微的NSD5604多通道低邊驅(qū)動(dòng)可以用于驅(qū)動(dòng)繼電器，提供不同的阻性和感性負(fù)載。

驅(qū)動(dòng)芯片的選擇

方案概述

01三相逆變功率驅(qū)動(dòng)方案

一個(gè)典型的車載逆變器三相永磁同步電機(jī)應(yīng)用方案通常包含接口、MCU/DSP控制、反激電源、電流環(huán)控制、溫度、電壓等檢測，其中，很重要的一點(diǎn)是：驅(qū)動(dòng)IGBT或SiC功率管時(shí)，需要使用智能型隔離驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品。如果驅(qū)動(dòng)對象是SiC，則驅(qū)動(dòng)頻率會(huì)需要達(dá)到20-30K;此外，SiC對過流、鉗位、導(dǎo)通保護(hù)等要求會(huì)更高。

針對以上要求，納芯微推出不同封裝的電壓型智能隔離驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品系列NSi6611和NSi6651，可支持AEC-Q100 車規(guī)Grade 1認(rèn)證的溫度范圍。該系列使用了納芯微特色的雙電容隔離技術(shù)，隔離耐壓等級能做到5.7kV平均RMS電壓;更高的驅(qū)動(dòng)電壓可以更好地匹配SiC的使用場景。同時(shí)，該產(chǎn)品系列支持10安培軌對軌的輸出，可匹配各種各樣的Mos管、IGBT或SiC管，并可支持驅(qū)動(dòng)頻率升級到20-30K;80納秒的傳輸延遲可以保證在各種電驅(qū)甚至電源應(yīng)用在高頻化使用場景下更好地實(shí)現(xiàn)死驅(qū)，并使得驅(qū)動(dòng)性能與軟件更好地匹配。

02車載充電器電子鎖

根據(jù)我國國家標(biāo)準(zhǔn)要求，所有3.3kW以上的OBC都需要配套電子鎖功能。這意味著6.6kW及以上的OBC都需要配套電子鎖，以保證OBC插電時(shí)的穩(wěn)定。納芯微開發(fā)了一顆馬達(dá)驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品，OBC插電時(shí)提供電子鎖功能。目前市場上峰值電流為3.5安培，平均電流在1.5安培以下。

納芯微針對性地推出了NSD7312-Q1車規(guī)芯片，以滿足車載系統(tǒng)相關(guān)的電壓、電流、RDS(ON)要求。同時(shí)，該產(chǎn)品還具備電流調(diào)制功能，使用占空比調(diào)制方式把電流控制在恒定電流值，并提供供電保護(hù)、欠壓保護(hù)和熱保護(hù)。測試人員使用該產(chǎn)品在36V電壓場景進(jìn)行短路測試，芯片沒有絲毫損壞。

03PLC數(shù)字輸出

典型的PLC使用場景在說明書里常常會(huì)標(biāo)定，如果使用低邊的方式，芯片內(nèi)部需要包含光耦數(shù)據(jù)傳輸功能，該功能可以用繼電器獨(dú)立Mos的方式、或者集成功率級Mos的等方式來驅(qū)動(dòng)外圍負(fù)載。負(fù)載供電有時(shí)候會(huì)從外部接入，輸入電壓標(biāo)稱24V，最高30V。這意味著，若希望實(shí)現(xiàn)PLC數(shù)字量輸出全部功能集成的方案，就需要一顆帶鉗位保護(hù)的低邊驅(qū)動(dòng)芯片，并且最好能支持并行IO口或者SPI串口輸入， IO輸入常見于高速方案, SPI常見于低速方案。

納芯微針對工業(yè)PLC和運(yùn)動(dòng)控制開發(fā)了這么一顆低邊驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品NSD5604, 具有四通道低邊，并集成了快速關(guān)斷的鉗位功能，以及熱保護(hù)和限流保護(hù)，并符合典型PLC的參數(shù)要求。

- 單通道獨(dú)立限流保護(hù)，保證對地短路可恢復(fù)

- 限流值可配并提供快速衰減，支持容性與感性負(fù)載

審核編輯：湯梓紅