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本文轉(zhuǎn)載自：英飛凌工業(yè)半導體 驅(qū)動電路設計是功率半導體應用的難點，涉及到功率半導體的動態(tài)過程控制及器件的保護，實踐性很強。為了方便實現(xiàn)可靠的驅(qū)動設計，英飛凌的驅(qū)動集成電路自帶了一些重要的功能，本系列文章以閱讀雜談的方式講詳細講解如何正確理解和應用這些功能，也建議讀者閱讀和收藏文章中推薦的資料以作參考。 驅(qū)動器的輸入側(cè) 一個可靠的功率半導體驅(qū)動電路設計要從輸入側(cè)開始，輸入端可能會受到干擾，控制電路也會發(fā)生邏輯錯誤，可能的誤觸發(fā)會造成系統(tǒng)輸出混亂，甚至損壞器件。 一個典型的無磁芯變壓器耦合的隔離型驅(qū)動器輸入測如框圖所示，本文重點講講不起眼的IN+和IN-，其互鎖、濾傳輸延時和窄脈沖抑制等。 
圖1. 1ED332xMC12N系列電隔離單通道驅(qū)動IC的輸入側(cè)框圖 注：典型型號1ED3323MC12N 8.5A,5.7kV(rms)單通道隔離柵極驅(qū)動器，具有短路保護、有源米勒鉗位和軟關(guān)斷功能，通過UL 1577和VDE 0884-11認證 IN+與IN-應用的使用方法 輸入端的設計要從認識最基本的PWM信號輸入端開始，一個單路功率半導體驅(qū)動電路如果帶反相（IN-）和同相（IN+）輸入引腳，這就提供了多種設計可能性，可通過連接PWM脈寬調(diào)制輸入和使能/關(guān)閉邏輯信號，以滿足各種控制和保護用途的需求。 互鎖模式 互鎖是避免半橋電路產(chǎn)生直通電流的有效功能，將上橋臂和下橋臂驅(qū)動IC的輸入信號引腳按照下圖的方法連接在一起，可實現(xiàn)半橋驅(qū)動，同時禁止兩個通道的同時開通： 上橋臂驅(qū)動器的輸入（IN+）與下橋臂驅(qū)動器的反相輸入（IN-）相連； 下橋臂驅(qū)動器的輸入（IN+）與上橋臂驅(qū)動器的反相輸入（IN-）相連。
但這簡單的互鎖還是不夠的，柵極驅(qū)動器和功率開關(guān)的開關(guān)延遲和邊沿特性往往會導致短暫的上下橋臂直通現(xiàn)象。為避免功率開關(guān)的導通時間重疊，需要在微控制器中對PWM生成設置適當?shù)乃绤^(qū)時間，這是另外一個需要深入討論的問題。 使能模式和關(guān)閉模式 驅(qū)動器上同時帶有IN+和IN-引腳，從邏輯上講兩者同時是有效電平才有輸出，我們設計中就可以拿出一個引腳作為使能和關(guān)閉的功能引腳，具體為： 使用IN+引腳作為使能信號（圖2窄脈沖和延遲中的C區(qū)域），IN-就是反向邏輯PWM輸入端。整個逆變器的柵極驅(qū)動器IC的IN+（設計中作為使能控制）連在一起，以便通過單個控制信號啟動逆變器。 使用IN-引腳作為關(guān)閉信號（圖2窄脈沖和延遲中的A和B區(qū)域），IN+就是正向邏輯PWM輸入端。整個逆變器的柵極驅(qū)動器IC的IN-（設計中作為關(guān)閉控制）連在一起，以便通過單個控制信號關(guān)閉逆變器。
輸入信號的濾波 抑制輸入干擾的方法是在輸入端接入簡單的RC低通濾波器，以抑制影響正常工作的短脈沖。 阻容RC濾波器是抑制或減少串擾和寄生耦合效應的常用方法。然而，如圖所示，外部簡單的阻容濾波器并不精確，其誤差不對稱。尤其是當時間常數(shù)較大時，這可能會使得基于半橋的功率變換器需要更大死區(qū)時間，計算更加困難。
目前量產(chǎn)的EiceDRIVER™隔離型驅(qū)動都帶有內(nèi)置濾波，內(nèi)部給電容充電的是電流源，實現(xiàn)具有對稱容差和高精度的集成低通噪聲濾波器。集成噪聲濾波器可以減少對外部RC濾波器依賴。與沒有集成噪聲抑制濾波器的柵極驅(qū)動器集成電路相比，這種組合解決方案的性能更為出色。
窄脈沖抑制 IN+和IN-定義了最小脈沖寬度，使驅(qū)動電路能夠抵御意外的小脈沖干擾，見下圖A區(qū)和C區(qū)。 下圖的時序是基于使能模式和關(guān)閉模式，A區(qū)NI-（設計中作為關(guān)閉控制）是低電平，關(guān)閉無效，這時IN+的脈沖應該出現(xiàn)的輸出端。但是卻沒有，因為tIN+
圖2. 窄脈沖和延遲 傳輸延時 上圖B區(qū)中，IN+的脈沖寬度大于允許的最小脈沖寬度tinfit，驅(qū)動器就有輸出了，但輸出的前沿和后沿都有了一定的延時，分別為tPDON和tPDOFF，由于前沿后沿的延遲并不一致，會影響到輸出脈沖寬度，尤其在脈沖寬度比較窄的時候影響更明顯。細化的輸出邊沿特性和延時定義見下圖，IN+以30%~70%計，而輸出OUT以20%~80%計。
動態(tài)參數(shù) 驅(qū)動器的動態(tài)參數(shù)在時序設計中是比較重要，而且會受溫度和負載的影響，在1ED332xMC12N數(shù)據(jù)手冊表11中給出了18個項參數(shù)。 從下表中可以看出，由于采用的變壓器隔離，其開通上升沿和關(guān)斷的下降沿的延時偏差很小，比如上升延時，典型值80ns，最小值是74ns，最大是84ns。由于上下偏差僅10-11ns，對死區(qū)設計時很“省時間”，在高頻開關(guān)應用也游刃有余。 參考資料 1.英飛凌工業(yè)半導體驅(qū)動技術(shù)合集 2.《IGBT模塊：技術(shù)、驅(qū)動和應用》機械工業(yè)出版社 3.Infineon 1ED332xMC12N Technical Description Application Notes
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