EiceDRIVER? 1ED314xMU12F & 1ED314xMC12H：高性能單通道隔離柵極驅動器的全面解析

在電力電子設計領域，柵極驅動器是驅動IGBT、MOSFET和SiC MOSFET等功率晶體管的關鍵組件。今天，我們將深入探討英飛凌（Infineon）的EiceDRIVER? 1ED314xMU12F和1ED314xMC12H單通道隔離柵極驅動器（1ED - X3 Compact），了解其特性、應用場景、電氣參數(shù)及設計要點。

文件下載：Infineon Technologies EiceDRIVER? X3緊湊型IC.pdf

產品概述

EiceDRIVER? 1ED314xMx12x系列是高性能的單通道隔離柵極驅動器，采用無芯變壓器技術實現(xiàn)電氣隔離。該系列有150 - mil的8引腳封裝（1ED314xMU12F）和300 - mil的8引腳封裝（1ED314xMC12H）兩種可選，可提供高達6.5A的典型輸出電流，輸入邏輯引腳支持3.3V至6.5V的寬輸入電壓范圍，能很好地適配3.3V微控制器。

產品特性亮點

隔離與輸出特性

• 單通道隔離設計：基于無芯變壓器的單通道電流隔離技術，提供可靠的電氣隔離，確保系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。
• 獨立輸出與UVLO功能：具有獨立輸出，輸出欠壓鎖定（UVLO）可參考GND2或采用可調選項，增強了對功率晶體管的保護。

  驅動能力與性能

• 高輸出電流：典型峰值輸出電流可達6.5A，能滿足多種功率晶體管的驅動需求。
• 低傳播延遲：傳播延遲低至40ns，器件間匹配偏差僅7ns，保證了快速、準確的信號傳輸。
• 高共模瞬態(tài)抗擾度：CMTI > 300 kV/μs，在高速開關應用中能有效抵抗共模干擾。

  保護與封裝特性

• 多重保護功能：具備主動關斷和短路鉗位功能，以及過溫保護，提高了系統(tǒng)的可靠性。
• 高CTI封裝：采用150 mil DSO - 8和300 mil LDSO - 8封裝，CTI > 600，具有良好的絕緣性能。
• 寬電壓支持：支持3.3V和5V輸入電源電壓，輸出電源電壓最高可達35V。

  認證與適用性

• 安全認證：1ED314xMU12F通過UL 1577認證，$V{ISO } = 3.0 kV$（rms）；1ED314xMC12H通過UL 1577認證，$V{ISO } = 5.7 kV$（rms），并計劃通過IEC 60747 - 17認證。
• 高溫與高速應用：適用于高溫環(huán)境和快速開關應用。

潛在應用場景

該系列柵極驅動器適用于多種電力電子應用，包括電動汽車充電、儲能系統(tǒng)、太陽能逆變器、服務器和電信開關電源、UPS系統(tǒng)、交流和無刷直流電機驅動以及商業(yè)暖通空調系統(tǒng)等。

產品選型與訂購信息

150 - mil封裝產品

300 - mil封裝產品

電氣特性與參數(shù)

絕對最大額定值

了解器件的絕對最大額定值對于確保其安全可靠運行至關重要。例如，輸入側電源電壓范圍為 - 0.3V至17V，輸出側電源電壓范圍為 - 0.3V至35V等。在實際應用中，應避免超出這些額定值，以免對器件造成永久性損壞。

推薦工作條件

推薦的工作條件為輸入側電源電壓3.0V至15V，不同型號的輸出側電源電壓有所差異。遵循這些條件能保證器件在最佳性能下工作。

電氣特性細節(jié)

• 電源特性：輸入側和輸出側的UVLO閾值、滯回以及靜態(tài)電流等參數(shù)，影響著器件在不同電源條件下的工作狀態(tài)。
• 邏輯輸入特性：IN + 和IN - 的輸入閾值電壓、滯回和輸入電流等，決定了輸入信號的處理和抗干擾能力。
• 柵極驅動特性：高電平輸出峰值電流、導通電阻以及短路鉗位電壓等，直接關系到對功率晶體管的驅動能力。
• 動態(tài)特性：傳播延遲、上升和下降時間、輸入脈沖抑制時間等，體現(xiàn)了器件在高速開關應用中的動態(tài)性能。
• 保護特性：主動關斷電壓和過溫保護溫度等參數(shù)，為系統(tǒng)提供了可靠的保護機制。

絕緣特性

150 mil封裝（PG - DSO - 8）

該封裝適用于額定絕緣，具有最大環(huán)境安全溫度150°C，最大輸入和輸出側功率耗散等安全限制值。同時，外部間隙和爬電距離均大于4mm，比較漏電起痕指數(shù)CTI > 600，絕緣耐壓為3000V（rms）。

300 mil封裝（PG - LDSO - 8）

除了具備與150 mil封裝類似的安全特性外，還滿足IEC 60747 - 17標準，具有更高的絕緣性能，如外部間隙和爬電距離大于8mm，最大額定瞬態(tài)隔離電壓8000V（峰值）等。

參數(shù)測量方法

CMTI測量設置

通過特定的測試電路來測量共模瞬態(tài)抗擾度（CMTI），確保器件在高速開關應用中能有效抵抗共模干擾。

欠壓鎖定（UVLO）測量

通過監(jiān)測電源電壓的變化，確定UVLO的閾值和滯回特性，保證器件在欠壓情況下能可靠關斷。

傳播延遲、上升和下降時間測量

使用特定的測試電路和信號，測量器件的傳播延遲、上升和下降時間，評估其動態(tài)性能。

功能描述

輸入特性

• 信號濾波：輸入信號濾波功能可抑制外部干擾產生的短脈沖，減少對輸出的影響。
• 上拉和下拉電阻：輸入引腳的上拉和下拉電阻確保在輸入未連接時器件處于關斷狀態(tài)，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
• 輸入電源和UVLO：輸入電源的UVLO功能確保在電源電壓低于閾值時，器件能正確響應，避免異常工作。

  輸出特性

• 驅動器輸出和電源：采用MOSFET提供軌到軌輸出，能精確控制功率晶體管的柵極電壓，降低驅動損耗。
• 輸出UVLO：輸出欠壓鎖定功能可防止在輸出電源電壓過低時功率晶體管誤動作，保護了功率晶體管。
• 主動關斷：在電源缺失或欠壓時，主動關斷功能能有效防止功率晶體管的柵極懸空導致誤開啟，提高了系統(tǒng)的安全性。
• 短路鉗位：在短路時，內部鉗位功能可限制柵極電壓的上升，保護功率晶體管。
• 過溫保護：當芯片結溫超過閾值時，過溫保護功能會關閉驅動器輸出，避免芯片損壞。

應用信息

典型應用電路

不同型號的驅動器適用于不同的應用場景，如采用獨立輸出的型號可使用獨立柵極電阻，優(yōu)化物料清單；具有GND2引腳的型號在雙極性電源應用中能提供更有效的UVLO保護。

電源供應建議

為確保驅動器正常工作，需在輸入和輸出側電源引腳放置合適的去耦電容。輸入側建議使用100nF的低ESR多層陶瓷電容，輸出側根據(jù)單極性或雙極性電源情況，選擇合適的電容值，以存儲足夠的能量并減少電壓降。

輸入引腳使用方法

IN + 和IN - 引腳可采用差分信號輸入，提高共模噪聲抑制能力；也可將其中一個引腳用于使能、關斷或互鎖等功能，增強系統(tǒng)的控制靈活性。

柵極電阻選擇

柵極電阻對功率晶體管的開關速度和性能有重要影響。選擇合適的柵極電阻可優(yōu)化開關損耗、限制電壓和電流的過沖與振蕩。可根據(jù)功率晶體管數(shù)據(jù)手冊中的參數(shù)，結合實際應用的電源條件，計算出初始的柵極電阻值，再通過進一步的評估和調整確定最終值。

功率耗散估算

• 驅動器功率耗散：包括輸入側和輸出側的靜態(tài)損耗以及開關損耗，需通過合理的計算和測量來評估，確保驅動器在安全的溫度范圍內工作。
• 外部柵極電阻功率耗散：柵極電阻的功率耗散與功率晶體管的開關頻率和驅動電壓有關，在選型時需考慮其平均功率耗散。

  輸出UVLO電平調整

  對于1ED3145型號，可通過電阻分壓器調整輸出UVLO電平，以滿足不同應用的需求，提高系統(tǒng)的可靠性。

  布局指南

  合理的PCB布局對驅動器的性能至關重要。應確保輸入和輸出側的去耦電容靠近引腳，縮短去耦回路；減小柵極電流回路的面積，降低雜散電感；避免輸入信號靠近噪聲源，可采用外部RC濾波器增強濾波效果；對于可調UVLO型號，需注意UVLO電路的布局，避免受到開關噪聲的干擾。

相關產品

英飛凌還提供了一系列相關的IGBT和SiC MOSFET產品，如TRENCHSTOP? IGBT離散器件和CoolSiC? SiC MOSFET離散器件及模塊，可與EiceDRIVER? 1ED314xMx12x系列柵極驅動器搭配使用，滿足不同功率和電壓等級的應用需求。

總結

EiceDRIVER? 1ED314xMU12F和1ED314xMC12H系列柵極驅動器憑借其高性能、高可靠性和豐富的保護功能，為電力電子設計提供了優(yōu)秀的解決方案。在實際應用中，工程師需根據(jù)具體的應用場景和需求，合理選擇型號，正確設置參數(shù)，并優(yōu)化PCB布局，以充分發(fā)揮該系列驅動器的優(yōu)勢，打造高效、穩(wěn)定的電力電子系統(tǒng)。大家在使用過程中遇到過哪些問題或者有什么獨特的應用經驗呢？歡迎在評論區(qū)分享交流。