onsemi NCx57080y/NCx57081y：高性能IGBT/MOSFET柵極驅動器的卓越之選

在電力電子設計領域，IGBT和MOSFET作為關鍵的功率開關器件，其驅動電路的性能直接影響著整個系統(tǒng)的效率和可靠性。今天，我們就來深入探討一下安森美（onsemi）推出的NCx57080y和NCx57081y系列高電流單通道IGBT/MOSFET柵極驅動器。

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產品概述

NCx57080y和NCx57081y具備3.75 kVrms的內部電流隔離，專為高功率應用中的高系統(tǒng)效率和可靠性而設計。該系列驅動器接受互補輸入，并根據(jù)引腳配置提供多種選項，如有源米勒鉗位（版本A）、負電源（版本B）以及獨立的高低（OUTH和OUTL）驅動器輸出（版本C），為系統(tǒng)設計提供了極大的便利。它能適應3.3 V至20 V的寬輸入偏置電壓和信號電平范圍，并且采用窄體SOIC - 8封裝。

方框圖

顯著特性

高輸出電流能力

該驅動器具有高達±6.5 A的高峰值輸出電流，能夠快速地對IGBT或MOSFET的柵極電容進行充放電，從而實現(xiàn)快速的開關動作，有效降低開關損耗。

米勒鉗位功能

版本A的低鉗位電壓降消除了對負電源的需求，可防止虛假的柵極導通。在IGBT或MOSFET關斷期間，CLAMP引腳能夠提供鉗位功能，將米勒電流通過低阻抗的CLAMP晶體管吸收，避免因米勒效應導致的器件誤開啟。

精準的傳播延遲匹配

短傳播延遲且匹配精確，確保了驅動器在不同工作條件下都能穩(wěn)定、同步地驅動IGBT或MOSFET，減少了開關過程中的時間差異，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

寬偏置電壓范圍

支持寬范圍的偏置電壓，包括負VEE2（版本B），能夠適應不同的電源配置，增強了驅動器的通用性和適應性。

高抗干擾能力

具備高瞬態(tài)抗擾度和高電磁抗擾度，能夠在復雜的電磁環(huán)境中穩(wěn)定工作，減少外界干擾對驅動器性能的影響。

安全認證

通過了UL1577認證，可承受3750 VACRMS 1分鐘的耐壓測試，同時DIN VDE V 0884 - 11認證也在申請中，滿足了嚴格的安全和法規(guī)要求。

引腳連接與功能

輸入側引腳

• VDD1：輸入側電源，需連接高質量的旁路電容到GND1，且應靠近引腳放置，以確保電源的穩(wěn)定性。欠壓鎖定（UVLO）電路確保當電源電壓高于VuvLo1 - OUT - ON時，器件才能正常工作。
• IN+和IN -：非反相和反相柵極驅動器輸入，內部有鉗位和等效的上拉/下拉電阻，確保在無輸入信號時輸出為低電平。同時，輸入信號需要滿足最小正或負脈沖寬度要求，驅動器輸出才會響應。
• GND1：輸入側接地參考。

輸出側引腳

• VDD2：輸出側正電源，工作范圍從UVLO2到其最大允許值，同樣需要連接高質量的旁路電容到GND2。
• GND2：輸出側柵極驅動參考，連接到IGBT發(fā)射極或MOSFET源極。
• OUT（版本A和B）：驅動器輸出，為IGBT/MOSFET柵極提供合適的驅動電壓和源/灌電流，啟動時OUT會主動拉低。
• OUTH和OUTL（版本C）：分別為高和低驅動器輸出，為IGBT/MOSFET柵極提供相應的驅動電壓和源/灌電流，啟動時OUTL會主動拉低。
• CLAMP（版本A）：在關斷期間為IGBT/MOSFET柵極提供鉗位保護，當該引腳電壓低于VCLAMP - THR時，內部N FET導通。
• VEE2（版本B）：輸出側負電源，需連接高質量的旁路電容到GND2。

電氣特性

電源電壓相關特性

驅動器的UVLO電路確保了在電源電壓低于或高于特定閾值時，輸出能夠正確地開啟或關閉。例如，VUVLO1 - OUT - ON和VUVLO1 - OUT - OFF分別定義了輸入側電源的輸出使能和禁用閾值，而VUVLO2 - OUT - ON和VUVLO2 - OUT - OFF則對應輸出側電源。

邏輯輸入和輸出特性

輸入信號的高低電平閾值（VIL和VIH）與VDD1相關，且具有一定的輸入滯后電壓（VIN - HYST），以提高抗干擾能力。同時，輸入信號需要滿足最小脈沖寬度要求，才能保證驅動器輸出的正確響應。

驅動器輸出特性

驅動器輸出的高低狀態(tài)電壓（VOUTH1和VOUTL1）以及峰值驅動電流（IPK - SNK1和IPK - SRC1）等參數(shù)，決定了其對IGBT或MOSFET的驅動能力。在不同的負載電流和溫度條件下，這些參數(shù)會有一定的變化范圍。

動態(tài)特性

傳播延遲、上升時間和下降時間等動態(tài)特性對于驅動器的開關速度和同步性至關重要。NCx57080y和NCx57081y在不同的輸入電壓和負載電容條件下，都能保持相對穩(wěn)定的傳播延遲和快速的上升/下降時間。

典型應用

電機控制

在電機驅動系統(tǒng)中，該驅動器能夠快速、準確地驅動IGBT或MOSFET，實現(xiàn)電機的高效調速和精確控制，提高電機的運行效率和穩(wěn)定性。

不間斷電源（UPS）

為UPS中的功率開關器件提供可靠的驅動，確保在市電中斷時能夠迅速切換到備用電源，保障負載設備的正常運行。

汽車應用

滿足汽車電子系統(tǒng)對可靠性和安全性的嚴格要求，可用于電動汽車的電機驅動、電池管理等系統(tǒng)中。

工業(yè)電源

在工業(yè)電源中，驅動器能夠提高電源的轉換效率和穩(wěn)定性，減少功率損耗，延長設備的使用壽命。

太陽能逆變器

為太陽能逆變器中的IGBT或MOSFET提供高效的驅動，將太陽能電池板產生的直流電轉換為交流電，并入電網或供負載使用。

設計注意事項

電源去耦

為了確保驅動器的穩(wěn)定工作，需要在電源引腳（VDD1、VDD2和VEE2）附近連接合適的去耦電容。對于大多數(shù)應用，建議使用100 nF + 4.7μF低ESR陶瓷電容的并聯(lián)組合；對于柵極電容超過10 nF的IGBT模塊，可能需要更高的去耦電容值（如100 nF + 10μF）。

輸入保護

當應用中使用獨立或分離的電源為控制單元和驅動器輸入側供電時，所有輸入引腳都應通過串聯(lián)電阻進行保護，以防止在驅動器電源故障時，輸入保護電路過載而損壞驅動器。

布局設計

合理的布局設計對于減少電磁干擾和提高驅動器性能至關重要。應盡量縮短引腳之間的連線長度，特別是CLAMP引腳與IGBT/MOSFET柵極之間的連線，以降低寄生電感和電阻的影響。同時，參考推薦的布局圖（如圖35）進行設計，能夠更好地保證驅動器的穩(wěn)定性和可靠性。

綜上所述，onsemi的NCx57080y和NCx57081y系列柵極驅動器憑借其出色的性能、豐富的功能和廣泛的應用場景，為電子工程師在設計高功率應用系統(tǒng)時提供了一個優(yōu)秀的選擇。在實際應用中，我們需要根據(jù)具體的需求和工作條件，合理選擇驅動器的版本和配置，并注意相關的設計注意事項，以充分發(fā)揮其優(yōu)勢，實現(xiàn)系統(tǒng)的高效、穩(wěn)定運行。你在使用類似的柵極驅動器時，遇到過哪些問題或有什么獨特的設計經驗呢？歡迎在評論區(qū)分享交流。