【導讀】隨著新能源汽車和工業(yè)控制對驅(qū)動芯片的需求越來越旺盛、要求越來越復雜,開發(fā)者在芯片設(shè)計時,需要考慮更多元化的場景和更細節(jié)的技術(shù)要點。點擊下方視頻,從“三相逆變功率驅(qū)動”、“車載充電器電子鎖”、“PLC數(shù)字輸出”三大典型應(yīng)用場景出發(fā),結(jié)合納芯微最新推出的智能驅(qū)動芯片,了解如何在系統(tǒng)開發(fā)時選擇適合的芯片,來提升系統(tǒng)的整體性能。
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驅(qū)動芯片的選擇
方案概述
面向功率器件、電機和繼電器等,納芯微提供“柵極驅(qū)動”和“電機驅(qū)動”兩大類型的驅(qū)動芯片。
01 柵極驅(qū)動芯片
納芯微的柵極驅(qū)動主要用于控制外部IGBT、Mos管、第三代半導體SiC等方面的應(yīng)用。以“是否在芯片內(nèi)部集成了隔離帶”為區(qū)分,納芯微的柵極驅(qū)動又分為柵極非隔離驅(qū)動和柵極隔離驅(qū)動芯片。
1)柵極非隔離驅(qū)動
納芯微的NSD1025x面向通信電源、微逆光伏應(yīng)用,支持正負5安培的驅(qū)動電流,提供不同封裝,常見于雙低邊的控制,可提供電壓型變壓器的驅(qū)動方式。
納芯微NSD1624可以支持600V耐壓,以公司獨有的“使用基本隔離方式實現(xiàn)上管隔離”來實現(xiàn)高壓,最高可支持1200V。與市面上其它采用高壓工藝實現(xiàn)600V或1200V半橋驅(qū)動的驅(qū)動方案相比,納芯微在芯片內(nèi)部使用隔離工藝的方式,具備更強的抗干擾能力。
2)柵極隔離驅(qū)動
在通訊電源、車載市場表現(xiàn)優(yōu)異的納芯微NSi6602雙通道半橋驅(qū)動,可實現(xiàn)半橋控制,并可提供一個隔離帶,特別適用于SiC和Mos管的CLLC-DCDC架構(gòu)。
單路隔離驅(qū)動方面,納芯微提供兩款產(chǎn)品,分別為電壓型和電流型輸入。電壓型輸入NSi6601主要靠CMOS邏輯進行輸出,驅(qū)動控制,集成米勒鉗位功能,可用于SiC驅(qū)動;電流型輸入NSi6801系列產(chǎn)品主要面向光耦型輸入替代,芯片內(nèi)部實現(xiàn)模擬光耦型電流型輸入,客戶在進行光耦型產(chǎn)品替代時,無需更改PCB板就可以輕松實現(xiàn)替換。
2022年以來,納芯微也推出了更多隔離驅(qū)動方面的新產(chǎn)品,從以往4-5安培的驅(qū)動電流升級到正負10安培的智能型隔離驅(qū)動NSi6611、NSi6651等產(chǎn)品,在芯片內(nèi)部集成了完整的退保和保護,以及彌勒鉗位,過流保護等功能。
針對電流型隔離驅(qū)動,納芯微推出了最新的NSi68515系列智能型隔離驅(qū)動,輸入模式為電流型,可兼容市面上很多通用光耦智能型驅(qū)動方案,并在芯片內(nèi)部集成了彌勒鉗位、退保和保護、以及UVLO保護等功能。
02 電機驅(qū)動芯片
納芯微使用BCD工藝把Mos管集成在芯片內(nèi)部,可幫助客戶節(jié)省PCB板尺寸,并為客戶實現(xiàn)整體解決方案。
針對OBC電子鎖應(yīng)用,納芯微開發(fā)了直流有刷電機驅(qū)動NSD731x,主要用于充電槍。面向PLC市場,納芯微的NSD5604多通道低邊驅(qū)動可以用于驅(qū)動繼電器,提供不同的阻性和感性負載。
驅(qū)動芯片的選擇
方案概述
01 三相逆變功率驅(qū)動方案
一個典型的車載逆變器三相永磁同步電機應(yīng)用方案通常包含接口、MCU/DSP控制、反激電源、電流環(huán)控制、溫度、電壓等檢測,其中,很重要的一點是:驅(qū)動IGBT或SiC功率管時,需要使用智能型隔離驅(qū)動產(chǎn)品。如果驅(qū)動對象是SiC,則驅(qū)動頻率會需要達到20-30K;此外,SiC對過流、鉗位、導通保護等要求會更高。
針對以上要求,納芯微推出不同封裝的電壓型智能隔離驅(qū)動產(chǎn)品系列NSi6611和NSi6651,可支持AEC-Q100 車規(guī)Grade 1認證的溫度范圍。該系列使用了納芯微特色的雙電容隔離技術(shù),隔離耐壓等級能做到5.7kV平均RMS電壓;更高的驅(qū)動電壓可以更好地匹配SiC的使用場景。同時,該產(chǎn)品系列支持10安培軌對軌的輸出,可匹配各種各樣的Mos管、IGBT或SiC管,并可支持驅(qū)動頻率升級到20-30K;80納秒的傳輸延遲可以保證在各種電驅(qū)甚至電源應(yīng)用在高頻化使用場景下更好地實現(xiàn)死驅(qū),并使得驅(qū)動性能與軟件更好地匹配。
02 車載充電器電子鎖
根據(jù)我國國家標準要求,所有3.3kW以上的OBC都需要配套電子鎖功能。這意味著6.6kW及以上的OBC都需要配套電子鎖,以保證OBC插電時的穩(wěn)定。納芯微開發(fā)了一顆馬達驅(qū)動產(chǎn)品,OBC插電時提供電子鎖功能。目前市場上峰值電流為3.5安培,平均電流在1.5安培以下。
納芯微針對性地推出了NSD7312-Q1車規(guī)芯片,以滿足車載系統(tǒng)相關(guān)的電壓、電流、RDS(ON)要求。同時,該產(chǎn)品還具備電流調(diào)制功能,使用占空比調(diào)制方式把電流控制在恒定電流值,并提供供電保護、欠壓保護和熱保護。測試人員使用該產(chǎn)品在36V電壓場景進行短路測試,芯片沒有絲毫損壞。
03 PLC數(shù)字輸出
典型的PLC使用場景在說明書里常常會標定,如果使用低邊的方式,芯片內(nèi)部需要包含光耦數(shù)據(jù)傳輸功能,該功能可以用繼電器獨立Mos的方式、或者集成功率級Mos的等方式來驅(qū)動外圍負載。負載供電有時候會從外部接入,輸入電壓標稱24V,最高30V。這意味著,若希望實現(xiàn)PLC數(shù)字量輸出全部功能集成的方案,就需要一顆帶鉗位保護的低邊驅(qū)動芯片,并且最好能支持并行IO口或者SPI串口輸入, IO輸入常見于高速方案, SPI常見于低速方案。
納芯微針對工業(yè)PLC和運動控制開發(fā)了這么一顆低邊驅(qū)動產(chǎn)品NSD5604, 具有四通道低邊,并集成了快速關(guān)斷的鉗位功能,以及熱保護和限流保護,并符合典型PLC的參數(shù)要求。
- 單通道獨立限流保護,保證對地短路可恢復
- 限流值可配并提供快速衰減,支持容性與感性負載
來源:納芯微
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