安森美隔離式雙通道IGBT柵極驅(qū)動(dòng)器：NCx575y0系列的深度解析

在電子工程領(lǐng)域，IGBT（絕緣柵雙極型晶體管）的應(yīng)用極為廣泛，而其柵極驅(qū)動(dòng)器的性能對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和效率起著關(guān)鍵作用。今天我們就來(lái)深入探討安森美（onsemi）的NCx575y0系列隔離式雙通道IGBT柵極驅(qū)動(dòng)器，包括NCD57530、NCV57530、NCD57540和NCV57540這幾款產(chǎn)品。

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產(chǎn)品概述

NCx575y0系列是高電流雙通道隔離式IGBT柵極驅(qū)動(dòng)器，具有從輸入到每個(gè)輸出的5kVrms內(nèi)部電流隔離，以及兩個(gè)輸出通道之間的功能隔離。該系列器件輸入側(cè)可接受3.3V至20V的偏置電壓和信號(hào)電平，輸出側(cè)最高可承受32V的偏置電壓。此外，它還接受互補(bǔ)輸入，并為系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供了Disable（NCx57540）或Enable（NCx57530）以及死區(qū)時(shí)間控制的獨(dú)立引腳。這些驅(qū)動(dòng)器采用CASE 752AJ SOIC - 16寬體封裝，通道間絕緣性能得到增強(qiáng)。

NCx57530簡(jiǎn)化框圖

NCx57540簡(jiǎn)化框圖

典型應(yīng)用（有死區(qū)時(shí)間）

典型應(yīng)用（無(wú)死區(qū)時(shí)間）

產(chǎn)品特性亮點(diǎn)

高輸出電流與靈活配置

• 具有±6.5A的高峰值輸出電流，可靈活配置為雙低側(cè)、雙高側(cè)或半橋驅(qū)動(dòng)器。這種靈活性使得它能夠適應(yīng)不同的應(yīng)用場(chǎng)景，滿足多樣化的設(shè)計(jì)需求。

  可編程控制與保護(hù)功能

• 支持可編程的重疊或死區(qū)時(shí)間控制，通過(guò)Dead Time（DT）引腳可以方便地調(diào)整死區(qū)時(shí)間，避免半橋電路中的交叉導(dǎo)通問(wèn)題。
• NCx57540具有Disable引腳，可用于電源排序時(shí)關(guān)閉輸出；NCx57530則配備Enable引腳，實(shí)現(xiàn)對(duì)驅(qū)動(dòng)器的獨(dú)立控制。
• 在短路時(shí)能夠?qū)GBT柵極進(jìn)行鉗位，保護(hù)IGBT免受損壞，提高系統(tǒng)的可靠性。

  高速性能與精準(zhǔn)匹配

• 傳播延遲短且匹配精確，確保信號(hào)的快速響應(yīng)和準(zhǔn)確傳輸，減少信號(hào)失真。

  嚴(yán)格的電源管理與邏輯兼容性

• 所有電源都具有嚴(yán)格的欠壓鎖定（UVLO）閾值，保證在電源電壓不穩(wěn)定時(shí)系統(tǒng)的正常工作。
• 支持3.3V、5V和15V邏輯輸入，具有良好的邏輯兼容性。

  高隔離性能與可靠性

• 輸入到每個(gè)輸出具有5kVrms的電流隔離，輸出通道之間的差分電壓為1.5kVrms，滿足1200V工作電壓要求（符合VDE0884 - 11標(biāo)準(zhǔn)）。
• 具有高共模瞬態(tài)抗擾度（CMTI），能夠有效抵抗共模干擾，保證系統(tǒng)在復(fù)雜電磁環(huán)境下的穩(wěn)定運(yùn)行。

  環(huán)保與汽車(chē)級(jí)應(yīng)用支持

• 采用CASE 752AJ封裝，提高了輸出通道之間的絕緣性能。
• NCV前綴的產(chǎn)品適用于汽車(chē)和其他有特殊場(chǎng)地和控制變更要求的應(yīng)用，經(jīng)過(guò)AEC - Q100認(rèn)證且具備PPAP能力。
• 該系列產(chǎn)品無(wú)鉛、無(wú)鹵素/BFR，符合RoHS標(biāo)準(zhǔn)，體現(xiàn)了環(huán)保理念。

典型應(yīng)用場(chǎng)景

該系列驅(qū)動(dòng)器在多個(gè)領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用，包括電動(dòng)汽車(chē)充電器、電機(jī)控制、不間斷電源（UPS）、工業(yè)電源、太陽(yáng)能逆變器以及汽車(chē)應(yīng)用等。這些應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)IGBT的性能和可靠性要求較高，而NCx575y0系列正好能夠滿足這些需求。

引腳功能與參數(shù)詳解

引腳功能

安全與絕緣參數(shù)

絕對(duì)最大額定值

工作模式分析

半橋驅(qū)動(dòng)器模式

適用于有高側(cè)和低側(cè)PWM信號(hào)的應(yīng)用。該模式下，驅(qū)動(dòng)器提供互鎖功能，防止高側(cè)和低側(cè)輸出同時(shí)激活，同時(shí)通過(guò)DT引腳可調(diào)整死區(qū)時(shí)間，避免交叉導(dǎo)通。

獨(dú)立通道模式

允許完全獨(dú)立甚至重疊的PWM信號(hào)分別驅(qū)動(dòng)輸出。此時(shí)DT引腳需連接到VDDI，禁用互鎖功能和死區(qū)時(shí)間發(fā)生器，使通道A和B能完全獨(dú)立驅(qū)動(dòng)。

設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

死區(qū)時(shí)間設(shè)置

死區(qū)時(shí)間的設(shè)置至關(guān)重要，它可以通過(guò)連接在DT引腳和GNDI之間的電阻RDT進(jìn)行調(diào)整。當(dāng)RDT在20kΩ至500kΩ之間時(shí)，死區(qū)時(shí)間可通過(guò)公式$t{DT}(ns) ≈10 ×R{DT}$ (kΩ)估算。但需注意，RDT值過(guò)高時(shí)可能會(huì)引入噪聲，因此RDT應(yīng)盡量靠近驅(qū)動(dòng)器引腳，并減小回路面積。當(dāng)RDT低于20kΩ時(shí)，雖然可以實(shí)現(xiàn)低于200ns的死區(qū)時(shí)間，但可能不完全遵循上述公式。

輸入引腳處理

未使用的輸入引腳INA、INB、DIS應(yīng)連接到GNDI，未使用的EN引腳應(yīng)連接到VDDI，以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

電源與布局

• 電源去耦：為了可靠地驅(qū)動(dòng)IGBT柵極，需要使用合適的外部電源電容。對(duì)于大多數(shù)應(yīng)用，并聯(lián)100nF + 4.7μF的低ESR陶瓷電容是一個(gè)不錯(cuò)的選擇；對(duì)于柵極電容超過(guò)10nF的IGBT模塊，則需要更高的去耦電容（如100nF + 10μF）。電容應(yīng)盡可能靠近驅(qū)動(dòng)器的電源引腳。
• 冷卻多邊形：在驅(qū)動(dòng)具有較高柵極電容的IGBT且使用較高開(kāi)關(guān)頻率時(shí)，為GNDA和GNDB提供冷卻多邊形非常重要，以幫助散熱。
• 低電感布線：由于從驅(qū)動(dòng)器輸出到IGBT柵極的電流路徑較大，所有布線應(yīng)盡量降低電感，即采用寬而短的走線，減少信號(hào)傳輸過(guò)程中的干擾。

總結(jié)

安森美NCx575y0系列隔離式雙通道IGBT柵極驅(qū)動(dòng)器憑借其高輸出電流、靈活的配置、豐富的控制功能、高隔離性能和良好的可靠性，在IGBT驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域具有顯著優(yōu)勢(shì)。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，工程師需要根據(jù)具體的應(yīng)用場(chǎng)景和需求，合理選擇工作模式、設(shè)置死區(qū)時(shí)間、處理輸入引腳，并優(yōu)化電源和布局，以充分發(fā)揮該系列驅(qū)動(dòng)器的性能，設(shè)計(jì)出高效、穩(wěn)定的IGBT驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。你在使用這類驅(qū)動(dòng)器的過(guò)程中遇到過(guò)哪些問(wèn)題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享交流。