深挖1ED21x7x系列：650V高端柵極驅(qū)動(dòng)器的卓越性能與應(yīng)用解析

在電力電子領(lǐng)域，柵極驅(qū)動(dòng)器的性能對于功率器件的高效、穩(wěn)定運(yùn)行起著關(guān)鍵作用。今天我們就來深入探討英飛凌（Infineon）的1ED21x7x系列650V高端柵極驅(qū)動(dòng)器，看看它有哪些獨(dú)特之處和應(yīng)用場景。

文件下載：Infineon Technologies EiceDRIVER? 1ED21x7x 650V高側(cè)柵極驅(qū)動(dòng)器.pdf

產(chǎn)品特性亮點(diǎn)

1ED21x7x系列采用了英飛凌的薄膜SOI（Silicon - on - Insulator）技術(shù)，具備諸多令人矚目的特性：

• 高耐壓與大電流：最大阻斷電壓達(dá) +650V，輸出源/灌電流為 +4A / -4A，能滿足高功率應(yīng)用需求。
• 寬電壓范圍：最大電源電壓為25V，集成了超快速、低 $R_{DS(ON)}$ 的自舉二極管，能有效提升電路的效率和穩(wěn)定性。
• 強(qiáng)抗干擾能力：具備100V的負(fù)VS瞬態(tài)抗擾度，可在復(fù)雜的電氣環(huán)境中穩(wěn)定工作。
• 多重保護(hù)功能：能夠檢測過流和欠壓電源，還配備了多功能的RCIN/Fault/Enable（RFE）引腳，可編程故障清除時(shí)間，增強(qiáng)了系統(tǒng)的安全性。
• 高速響應(yīng)：傳播延遲小于100ns，可實(shí)現(xiàn)快速的開關(guān)操作，提高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。
• 環(huán)保封裝：采用DSO - 8封裝，符合RoHS標(biāo)準(zhǔn)，滿足環(huán)保要求。

產(chǎn)品參數(shù)概覽

產(chǎn)品總結(jié)參數(shù)

電氣參數(shù)

絕對最大額定值

涵蓋了各引腳的電壓、電流、功率、溫度等極限值，如VB引腳的電壓范圍為 -0.3V 至 675V，結(jié)溫TJ最大為150℃等。這些參數(shù)為我們在設(shè)計(jì)電路時(shí)提供了安全邊界，避免因參數(shù)超出范圍而損壞器件。

推薦工作條件

在推薦工作條件下，器件能發(fā)揮最佳性能。例如，VB引腳電壓應(yīng)在 Vs + VBSUVLO+ 至 672V 之間，環(huán)境溫度TA范圍為 -40℃ 至 125℃。遵循這些條件可以確保器件的可靠性和穩(wěn)定性。

靜態(tài)參數(shù)

包括各種電源的欠壓閾值、靜態(tài)電流、輸出電壓降、峰值輸出電流等。不同型號的器件在這些參數(shù)上可能會(huì)有差異，如1ED2127和1ED21471的VBSUVLO+閾值為9.2V - 10.8V，而1ED21271和1ED2147的為6.6V - 8.0V。這些參數(shù)對于精確設(shè)計(jì)電路和評估系統(tǒng)性能至關(guān)重要。

動(dòng)態(tài)參數(shù)

如導(dǎo)通和關(guān)斷傳播延遲、上升和下降時(shí)間、UVLO毛刺濾波時(shí)間等。例如，導(dǎo)通傳播延遲tON典型值為55ns，關(guān)斷傳播延遲tOFF典型值也為55ns，這些參數(shù)決定了器件的開關(guān)速度和響應(yīng)時(shí)間。

應(yīng)用信息剖析

功率器件驅(qū)動(dòng)

該系列產(chǎn)品專為驅(qū)動(dòng)Si / SiC功率MOSFET和IGBT而設(shè)計(jì)。其輸出電流用于驅(qū)動(dòng)功率開關(guān)的柵極，高側(cè)功率開關(guān)的驅(qū)動(dòng)電壓定義為 $V_{HO}$。在實(shí)際應(yīng)用中，我們需要根據(jù)功率器件的特性和要求，合理選擇驅(qū)動(dòng)器的參數(shù)，以實(shí)現(xiàn)最佳的驅(qū)動(dòng)效果。

邊緣觸發(fā)輸入邏輯

高側(cè)功率輸出（HO）采用邊緣觸發(fā)輸入邏輯，適用于IGBT和Si / SiC MOSFET等脈沖操作。在VBS或VCC電源出現(xiàn)欠壓情況后，需要新的開啟信號（邊緣）來激活高側(cè)輸出。這一特性要求我們在設(shè)計(jì)電路時(shí)，要考慮電源的穩(wěn)定性和信號的觸發(fā)條件，避免出現(xiàn)誤操作。

過流保護(hù)

1ED21x7x配備了過流保護(hù)功能，通過CS輸入引腳檢測過流事件。當(dāng)檢測到過流時(shí)，輸出將關(guān)閉，RFE引腳被拉至COM。過流保護(hù)電路采用了去飽和檢測電路，可同時(shí)用于短路和過流保護(hù)。在實(shí)際應(yīng)用中，我們需要根據(jù)負(fù)載的特性和工作條件，合理設(shè)置過流保護(hù)的閾值和相關(guān)參數(shù)，以確保系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

使能、故障報(bào)告和可編程故障清除定時(shí)器

該系列產(chǎn)品提供使能功能，可用于關(guān)閉或啟用驅(qū)動(dòng)器。同時(shí)，還具備集成的故障報(bào)告輸出和可調(diào)的故障清除定時(shí)器。當(dāng)發(fā)生過流故障時(shí)，RFE引腳被內(nèi)部拉至COM，故障清除定時(shí)器啟動(dòng)。故障清除時(shí)間由外部的 $R{FLTC}$ 和 $C{FLTC}$ 網(wǎng)絡(luò)決定。在設(shè)計(jì)電路時(shí)，我們需要根據(jù)系統(tǒng)的要求和故障處理的流程，合理選擇 $R{FLTC}$ 和 $C{FLTC}$ 的值，以實(shí)現(xiàn)快速、準(zhǔn)確的故障清除。

欠壓鎖定

1ED21x7x在VCC和VBS電源上都提供了欠壓鎖定保護(hù)。當(dāng)電源電壓低于或高于UVLO閾值時(shí)，欠壓保護(hù)功能將啟用或禁用。這一功能確保了只有在柵極電源電壓足夠時(shí)，驅(qū)動(dòng)器才會(huì)驅(qū)動(dòng)外部功率器件，避免因低電壓驅(qū)動(dòng)導(dǎo)致功率器件的高導(dǎo)通損耗和損壞。在實(shí)際應(yīng)用中，我們需要關(guān)注電源的穩(wěn)定性，確保其在正常工作范圍內(nèi)。

負(fù)瞬態(tài)安全工作區(qū)（NTSOA）

在典型的電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，負(fù)VS瞬態(tài)電壓可能會(huì)超過正常范圍。英飛凌的HVICs針對這種情況進(jìn)行了設(shè)計(jì)，從1ED21x7x的安全工作區(qū)圖可以看出，其能夠承受一定的負(fù)VS瞬態(tài)電壓。但為了確保器件的可靠性，我們在設(shè)計(jì)電路時(shí)，仍需通過合理的PCB布局和元件選擇，盡可能限制負(fù)VS瞬態(tài)電壓。

產(chǎn)品驗(yàn)證與相關(guān)信息

產(chǎn)品驗(yàn)證

該系列產(chǎn)品通過了JEDEC的工業(yè)級認(rèn)證，濕度敏感度等級為MSL2（260°C），ESD防護(hù)方面，人體模型為Class 2（2.0kV），帶電設(shè)備模型為Class C3（1.0kV），并且符合RoHS標(biāo)準(zhǔn)。這表明產(chǎn)品在質(zhì)量和可靠性方面有較高的保障，可以滿足工業(yè)應(yīng)用的需求。

相關(guān)產(chǎn)品

英飛凌還提供了一系列相關(guān)產(chǎn)品，包括其他型號的柵極驅(qū)動(dòng)器IC、功率開關(guān)和iMOTION控制器等。這些產(chǎn)品可以與1ED21x7x系列配合使用，為不同的應(yīng)用場景提供更完整的解決方案。例如，2ED2101(3/4)S06F可用于驅(qū)動(dòng)功率MOSFET和IGBT，IKW40N65ET7是一款650V、40A的IGBT離散器件。

訂購信息

該系列產(chǎn)品有多種型號可供選擇，如1ED2127S65F、1ED21271S65F等，均采用PG - DSO - 8封裝，以卷帶包裝形式提供，每卷數(shù)量為2500個(gè)。在訂購時(shí)，我們可以根據(jù)具體的應(yīng)用需求和設(shè)計(jì)要求，選擇合適的型號。

設(shè)計(jì)資源與注意事項(xiàng)

設(shè)計(jì)資源

英飛凌官網(wǎng)（www.infineon.com）提供了豐富的技術(shù)文檔，如應(yīng)用筆記、設(shè)計(jì)提示等，幫助我們更好地使用HVICs。此外，英飛凌論壇（www.infineonforums.com）的柵極驅(qū)動(dòng)器論壇也是一個(gè)很好的交流平臺(tái)，我們可以在這里獲取技術(shù)指導(dǎo)、了解產(chǎn)品信息和解決常見問題。

注意事項(xiàng)

在使用該產(chǎn)品時(shí)，我們需要仔細(xì)閱讀文檔中的重要通知和警告。該產(chǎn)品不適合用于汽車電子應(yīng)用，且由于技術(shù)要求，產(chǎn)品可能包含危險(xiǎn)物質(zhì)。在設(shè)計(jì)電路時(shí)，我們需要確保符合相關(guān)的法律要求和標(biāo)準(zhǔn)，評估產(chǎn)品對預(yù)期應(yīng)用的適用性。

總之，1ED21x7x系列650V高端柵極驅(qū)動(dòng)器憑借其卓越的性能、多重保護(hù)功能和豐富的應(yīng)用特性，在電機(jī)驅(qū)動(dòng)、通用逆變器等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。作為電子工程師，我們在設(shè)計(jì)電路時(shí)，需要充分了解其特性和參數(shù)，結(jié)合實(shí)際應(yīng)用需求，合理選擇和使用該產(chǎn)品，以實(shí)現(xiàn)高效、穩(wěn)定的電力電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)。大家在使用過程中遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)交流分享。