2ED1322S12M/2ED1321S12M：1200V半橋柵極驅(qū)動(dòng)器的卓越之選

在電力電子領(lǐng)域，對(duì)于IGBT或SiC MOSFET功率器件的高效控制一直是工程師們關(guān)注的焦點(diǎn)。今天，我們就來(lái)深入探討英飛凌（Infineon）推出的兩款出色的半橋柵極驅(qū)動(dòng)器——2ED1322S12M和2ED1321S12M，它們?cè)?a href="http://www.brongaenegriffin.com/v/tag/873/" target="_blank">高壓應(yīng)用中展現(xiàn)出了卓越的性能。

文件下載：Infineon Technologies EiceDRIVER? 1200V半橋柵極驅(qū)動(dòng)器.pdf

產(chǎn)品概述

這兩款器件屬于2ED132x系列，能夠在半橋配置中控制最大阻斷電壓為+1200V的IGBT或SiC MOSFET功率器件。其獨(dú)特的英飛凌薄膜絕緣體上硅（SOI）技術(shù)，為浮置通道的自舉操作提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，具有出色的瞬態(tài)電壓耐受性，且不存在寄生晶閘管結(jié)構(gòu)，在整個(gè)工作溫度和電壓范圍內(nèi)都能有效防止寄生閂鎖，設(shè)計(jì)十分穩(wěn)健。

產(chǎn)品特性亮點(diǎn)

1. 電氣性能卓越
   • 高電壓處理能力：最大自舉電壓（VB節(jié)點(diǎn)）可達(dá)+1225V，VS節(jié)點(diǎn)工作電壓最高可達(dá)+1200V，VS偏移電壓最大值為1200V，能夠滿足高壓應(yīng)用的需求。
   • 強(qiáng)大的輸出電流能力：峰值輸出源/灌電流能力為2.3A / 4.6A，能夠?yàn)楣β势骷峁┳銐虻尿?qū)動(dòng)電流。
   • 低傳播延遲和死區(qū)時(shí)間：傳播延遲典型值為500ns，死區(qū)時(shí)間典型值為380ns，有助于提高開(kāi)關(guān)速度和效率。
   • 寬工作電壓范圍：VCC典型值為13V至20V，能夠適應(yīng)不同的電源環(huán)境。
2. 集成保護(hù)功能
   • 超快過(guò)流保護(hù)（OCP）：具有±5%的高精度參考閾值，從過(guò)流檢測(cè)到輸出關(guān)斷的時(shí)間小于1μs，能夠快速響應(yīng)過(guò)流事件，保護(hù)功率器件。
   • 欠壓鎖定（UVLO）：對(duì)稱的欠壓鎖定電平，支持集成的超快自舉二極管，為器件提供了可靠的欠壓保護(hù)。
   • 直通保護(hù)：2ED1322S12M具備直通保護(hù)電路，可防止高低側(cè)開(kāi)關(guān)同時(shí)導(dǎo)通，提高系統(tǒng)的安全性。
3. 其他特性
   • 輸入邏輯兼容性：輸入引腳基于TTL和CMOS兼容的輸入閾值邏輯，與3.3V和5V數(shù)字電源控制器設(shè)備的邏輯電平PWM控制信號(hào)兼容，且具有較寬的滯后特性，增強(qiáng)了抗噪聲能力。
   • 負(fù)瞬態(tài)電壓耐受性：能夠承受輸入引腳高達(dá) -5V的負(fù)電壓尖峰和VS引腳的負(fù)電壓瞬變，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

引腳配置與功能

引腳配置

器件采用PG - DSO - 16 - U02封裝，其引腳配置清晰明確，為工程師的設(shè)計(jì)提供了便利。

引腳功能

電氣參數(shù)分析

絕對(duì)最大額定值

了解器件的絕對(duì)最大額定值對(duì)于確保其安全可靠運(yùn)行至關(guān)重要。例如，VB節(jié)點(diǎn)的最大電壓為1225V，VCC的最大電壓為25V，結(jié)溫范圍為 -40℃至150℃等。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，必須嚴(yán)格遵守這些參數(shù)，避免器件損壞。

推薦工作條件

為了獲得最佳性能，建議在特定的工作條件下使用器件。例如，VCC的推薦范圍為13V至20V，環(huán)境溫度范圍為 -40℃至125℃等。遵循這些條件可以確保器件的穩(wěn)定性和可靠性。

靜態(tài)和動(dòng)態(tài)電氣特性

靜態(tài)電氣特性包括欠壓鎖定閾值、泄漏電流、輸出電壓降等，動(dòng)態(tài)電氣特性包括傳播延遲、上升/下降時(shí)間、故障清除時(shí)間等。這些參數(shù)對(duì)于評(píng)估器件的性能和設(shè)計(jì)電路非常重要。

應(yīng)用信息與設(shè)計(jì)要點(diǎn)

柵極驅(qū)動(dòng)

器件的輸出電流用于驅(qū)動(dòng)功率開(kāi)關(guān)的柵極，分為源電流和灌電流兩種情況。在設(shè)計(jì)柵極驅(qū)動(dòng)電路時(shí)，需要考慮輸出電流的大小和驅(qū)動(dòng)能力，以確保功率器件能夠正常開(kāi)關(guān)。

開(kāi)關(guān)關(guān)系

輸入和輸出信號(hào)之間存在特定的開(kāi)關(guān)關(guān)系，通過(guò)時(shí)序圖可以清晰地看到這些關(guān)系。了解這些關(guān)系有助于設(shè)計(jì)合理的控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)功率器件的高效開(kāi)關(guān)。

死區(qū)時(shí)間

2ED1322S12M具有集成的死區(qū)時(shí)間保護(hù)電路，能夠確保在一個(gè)功率開(kāi)關(guān)完全關(guān)斷后，另一個(gè)功率開(kāi)關(guān)才會(huì)導(dǎo)通，避免直通現(xiàn)象的發(fā)生。死區(qū)時(shí)間的設(shè)置需要根據(jù)具體應(yīng)用進(jìn)行調(diào)整。

過(guò)流保護(hù)

過(guò)流保護(hù)功能通過(guò)ITRIP引腳實(shí)現(xiàn)，當(dāng)檢測(cè)到過(guò)流事件時(shí)，輸出將被關(guān)斷，RFE引腳將拉低。過(guò)流保護(hù)的閾值可以通過(guò)外部電阻網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行設(shè)置，設(shè)計(jì)時(shí)需要根據(jù)實(shí)際需求選擇合適的電阻值。

自舉電容計(jì)算

自舉是一種常見(jiàn)的電荷泵技術(shù)，用于為柵極驅(qū)動(dòng)的高端部分提供電源。自舉電容的選擇對(duì)于系統(tǒng)的性能至關(guān)重要，需要根據(jù)功率器件的門極電荷、靜態(tài)電流、泄漏電流等因素進(jìn)行計(jì)算。

PCB布局技巧

合理的PCB布局對(duì)于減少噪聲、提高系統(tǒng)性能和可靠性至關(guān)重要。以下是一些PCB布局的建議：

1. 高低壓組件間距：將與浮置電壓引腳（VB和VS）相連的組件靠近器件的高壓部分放置，以減少寄生電感和電容的影響。
2. 接地平面：避免在高壓浮置側(cè)下方或附近放置接地平面，以減少噪聲耦合。
3. 柵極驅(qū)動(dòng)環(huán)路：盡量減小柵極驅(qū)動(dòng)環(huán)路的面積，以降低電磁干擾和自導(dǎo)通的可能性。
4. 電源電容：在VCC和COM引腳之間放置一個(gè)旁路電容，如1μF的陶瓷電容，并盡量靠近引腳放置，以減少寄生元件。

總結(jié)

2ED1322S12M/2ED1321S12M半橋柵極驅(qū)動(dòng)器憑借其卓越的性能、豐富的保護(hù)功能和靈活的應(yīng)用特性，成為了電力電子領(lǐng)域中控制IGBT或SiC MOSFET功率器件的理想選擇。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，工程師們需要充分了解器件的特性和參數(shù)，合理進(jìn)行引腳配置、電氣參數(shù)設(shè)計(jì)和PCB布局，以確保系統(tǒng)的高效、穩(wěn)定和可靠運(yùn)行。大家在實(shí)際應(yīng)用中是否遇到過(guò)類似器件的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見(jiàn)解。