干貨分享 l 青銅劍高集成度、高性價比新型車用門極驅動

　　一、引言

　　電機控制器作為電動汽車的核心部件之一，是衡量電動汽車技術研發能力的重要指標，關系到未來中國新能源汽車技術的發展。電動汽車電機控制器集成了主控模塊、IGBT模塊、IGBT門極驅動器以及冷卻系統。其中IGBT門極驅動器作為弱電控制強電的核心器件，對IGBT模塊的控制及保護具有十分重要的意義。

　　二、車用IGBT門極驅動的需求

　　車用領域應用環境對整車和器件性能要求非常高，其中整車壽命需達到15年，其控制器及部件壽命要求大于8000小時，同時需確保在高溫、振動、灰塵等各種環境下都能正常工作，這就對汽車級應用的產品提出了非常高的要求，集中表現在：

　　高性能：選用器件必須具有高可靠性，高安全性，以及有寬范圍的環境適應性(溫度、濕度、振動等等);

　　長壽命：要求產品具有極低的不良率(PPM級別)和長達15年的壽命;

　　高性價比：在大批量交付的時候不僅需要保證產品穩定，更需要有成本優勢。

　　綜上所述，一款好的IGBT門極驅動器必須具有高性能、高可靠性、低成本，以及小型化和使用便捷等特點。采用ASIC芯片技術可以滿足以上要求：一方面集成化的產品可以減少元件數量，顯著減小產品尺寸，在大批量情況下可以降低成本;另一方面針對特性的需求可提供完整的高性能解決辦法，同時取得更好的EMC性能。目前市場上車用IGBT門極驅動器基本都是采用集成化的方案，分為光耦隔離和數字式隔離兩種方式。

　　三、滿足車用要求的門極驅動技術

　　2013年青銅劍科技推出了國內首款IGBT驅動專用的芯片組，目前采用此款芯片組的方案已經廣泛應用于光伏、風電、智能電網、節能環保、軌道交通、電動汽車等領域。2017年青銅劍科技推廣基于FluxLink?信號隔離技術的門極驅動器產品。該產品是目前市面上綜合性能最優異的驅動芯片之一，具有以下優點：

　　1、 FluxLink? 隔離技術擁有最小0.46mm隔離間距，此距離保證了優秀的隔離強度。9.5mm爬電距離和CTI 600 確保能穩定工作在950 V的直流母線電壓下，承諾加強絕緣;

　　2、 提供單極性電源可產生正負擺幅門極驅動，芯片內置+15 V穩壓功能，副邊不需要額外的穩壓電路進行穩壓以達到負電壓關斷;

　　3、最大具有8A驅動峰值電流輸出，為目前市場上門極電流最大的驅動芯片，在驅動車用IGBT模塊時不需要額外的推挽電路;

　　4、電阻串短路檢測，精確檢測且不易受干擾;

　　5、獨立開通關斷輸出管腳(GH and GLpin) ，無需外加二極管即可分別設置Rgon和Rgoff阻值;

　　6、可靠的高級軟關斷技術ASSD，此技術無需驗證即可使用，而且不需要額外的軟關斷電阻。例如：一旦該功能在100 A 模塊正常工作即說明在300 A 模塊上也能工作(相同封裝);

　　7、原副邊電源欠壓保護功能(UVLO)，提供更全面的保護;

　　8、芯片工作環境溫度范圍-40°C 至125°C，輕松達到汽車級應用溫度要求。

　　圖一：典型的單通道驅動應用電路

　　四、高集成、高性價比車用門極驅動方案舉例

　　6AP0215T08-HPD是青銅劍科技基于FluxLink?技術驅動芯片，針對HybridPACK? Drive模塊設計的一款緊湊型六通道即插即用驅動器。此驅動每通道最高可輸出2W功率，除上文描述的優異保護和驅動功能外，還集成了溫度采樣以及母線電壓采樣功能(1%精度)。核心器件溫升在20K以內，無源器件(電阻，電容電感)溫升30K以內。

　　圖二：6AP0215T08-HPD產品圖片

　　圖三：開通波形

　　圖四：關斷波形

　　圖五：短路保護波形

　　五、總 結

　　通過采用高集成度、高性能的驅動芯片，驅動器不僅在即插即用板子上可靠地實現對IGBT模塊的驅動和保護，同時也具備了一系列的采樣功能。在滿足性能的同時顯著減少外圍器件數量，降低驅動板自身功耗，確保驅動板上的器件溫升滿足要求，同時可進一步提升產品的可靠性，延長產品壽命。