驅(qū)動(dòng)芯片選型注意事項(xiàng)
2025-4-11 14:10:11??????點(diǎn)擊：
電驅(qū)系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)芯片是連接控制系統(tǒng)與電機(jī)之間的關(guān)鍵部件，其主要作用是將控制信號(hào)轉(zhuǎn)換為驅(qū)動(dòng)電機(jī)所需的功率信號(hào)，并確保電機(jī)高效、安全地運(yùn)行。所以其選型至關(guān)重要。
驅(qū)動(dòng)芯片選型的關(guān)鍵因素可以系統(tǒng)地歸納為以下幾點(diǎn)：
一、驅(qū)動(dòng)功能
1. 輸出電流。確保芯片能夠提供足夠的電流和功率，以滿足負(fù)載需求輸出能力，一般推薦10A以上的驅(qū)動(dòng)IC會(huì)內(nèi)置推挽輸出。
2.原副邊傳輸延時(shí)。最大傳輸延時(shí)，越小越好，影響死區(qū)時(shí)間。
3.電壓范圍。原副邊供電電壓范圍，一般原邊是5V供電，副邊供電范圍可調(diào)，推薦最大供電在20V以上，兼容Si和SiC驅(qū)動(dòng)。
4.支持最大開關(guān)頻率，越高越好，推薦40kHz以上，滿足升壓充電等特殊需求。
二、保護(hù)功能。 選擇具備過(guò)流、過(guò)壓、過(guò)溫保護(hù)功能的芯片，提升電驅(qū)系統(tǒng)可靠性。
1.故障上傳。可通過(guò)SPI，也可通過(guò)占空比方式上傳給MCU。當(dāng)前主流驅(qū)動(dòng)芯片大部分都是SPI故障上傳，SPI上傳快速但是抗干擾性較差，且占用MCU資源，有誤報(bào)的風(fēng)險(xiǎn)。占空比上傳通常基于PWM信號(hào)，其數(shù)據(jù)傳輸速度相對(duì)較慢，抗干擾能力相對(duì)較強(qiáng)。
2. 支持ASC。盡可能選原副邊ASC均支持的芯片，原邊ASC低壓側(cè)可省隔離器。
3.原副邊電源過(guò)欠壓監(jiān)控，且有故障響應(yīng)機(jī)制。推薦副邊供電過(guò)欠壓可配，可兼容Si和SiC驅(qū)動(dòng)。
4.死區(qū)互鎖。支持上下橋臂硬件互鎖防直通保護(hù)，死區(qū)時(shí)間可配。
5.過(guò)流保護(hù)。具備過(guò)流保護(hù)功能，一般推薦使用Desat保護(hù)，盡可能選取Desat保護(hù)閾值可軟件配置。
6. 過(guò)溫保護(hù)。支持故障告警和封波可選。
7. 有源鉗位。觸發(fā)后軟關(guān)斷或者2電平關(guān)斷。
8．米勒鉗位。當(dāng)開關(guān)器件關(guān)斷時(shí)，漏極電壓快速上升，通過(guò)Cgd耦合到柵極，產(chǎn)生過(guò)壓。 米勒鉗位電路通過(guò)輔助開關(guān)快速導(dǎo)通，將柵極電壓鉗位在安全范圍內(nèi)，防止過(guò)壓損壞。
9 兩電平和軟關(guān)斷。本質(zhì)上都是通過(guò)控制門極驅(qū)動(dòng)波形關(guān)斷時(shí)候的斜率，降低dv/dt或di/dt）減少開關(guān)過(guò)程中產(chǎn)生的尖峰電壓和電流，從而保護(hù)器件免受過(guò)應(yīng)力的影響。盡可能選擇可配置時(shí)間和閾值的芯片。
10. PWM監(jiān)控。PWM輸入到PWM輸出到功率模塊門極路徑進(jìn)行監(jiān)控，盡可能選取支持OSM（三態(tài)）+門極監(jiān)控。
三、基本功能。
1.封裝形式和尺寸。選擇合適的封裝，越小越好，需綜合考慮散熱和安裝方式。
2.高壓絕緣。高低壓電氣間隙和爬電距離最好大于5mm。
3.最高工作結(jié)溫。不小于150℃。
4.功能安全。支持系統(tǒng)到ASIL D。
5.原副邊隔離耐壓。越高越好，盡可能支持800V系統(tǒng)。
6.原副邊CMTI。越高越好，由其SiC開管速度較快。
7.原副邊隔離。一般是磁隔離和容隔離，ST和TI容隔產(chǎn)品居多，其他廠家磁隔離較多。磁隔離的抗干擾性更強(qiáng)，但是成本相對(duì)更高。
四、高級(jí)功能。
驅(qū)動(dòng) IC的高度集成化設(shè)計(jì)有助于提高電驅(qū)系統(tǒng)的魯棒性和可靠性。
1.支持ADC采樣。一般可用于母線電壓備份冗余采樣和功率模塊的溫度采樣，可節(jié)省隔離器及其外圍電路，達(dá)到降本和降體積目的。
2.集成反激電源芯片。類似四代特斯拉采用的STGAP4驅(qū)動(dòng)IC，根據(jù)合適的電源拓補(bǔ)+小磁芯的平面變壓器實(shí)現(xiàn)體積和成本的收益。
3.智能驅(qū)動(dòng)電阻調(diào)節(jié)。可以根據(jù)電壓、電流和模塊結(jié)溫實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)參數(shù)，使得電控達(dá)到最優(yōu)的輸出效率。
4.主動(dòng)放電功能。可通過(guò)Vgth監(jiān)控和Desat-Vce狀態(tài)監(jiān)控，調(diào)節(jié)開關(guān)頻率、占空比達(dá)到快速泄放掉母線電容電荷的目的。省去主動(dòng)放電電阻和外圍電路實(shí)現(xiàn)體積和成本的收益。
驅(qū)動(dòng)芯片選型的關(guān)鍵因素可以系統(tǒng)地歸納為以下幾點(diǎn)：
一、驅(qū)動(dòng)功能
1. 輸出電流。確保芯片能夠提供足夠的電流和功率，以滿足負(fù)載需求輸出能力，一般推薦10A以上的驅(qū)動(dòng)IC會(huì)內(nèi)置推挽輸出。
2.原副邊傳輸延時(shí)。最大傳輸延時(shí)，越小越好，影響死區(qū)時(shí)間。
3.電壓范圍。原副邊供電電壓范圍，一般原邊是5V供電，副邊供電范圍可調(diào)，推薦最大供電在20V以上，兼容Si和SiC驅(qū)動(dòng)。
4.支持最大開關(guān)頻率，越高越好，推薦40kHz以上，滿足升壓充電等特殊需求。
二、保護(hù)功能。 選擇具備過(guò)流、過(guò)壓、過(guò)溫保護(hù)功能的芯片，提升電驅(qū)系統(tǒng)可靠性。
1.故障上傳。可通過(guò)SPI，也可通過(guò)占空比方式上傳給MCU。當(dāng)前主流驅(qū)動(dòng)芯片大部分都是SPI故障上傳，SPI上傳快速但是抗干擾性較差，且占用MCU資源，有誤報(bào)的風(fēng)險(xiǎn)。占空比上傳通常基于PWM信號(hào)，其數(shù)據(jù)傳輸速度相對(duì)較慢，抗干擾能力相對(duì)較強(qiáng)。
2. 支持ASC。盡可能選原副邊ASC均支持的芯片，原邊ASC低壓側(cè)可省隔離器。
3.原副邊電源過(guò)欠壓監(jiān)控，且有故障響應(yīng)機(jī)制。推薦副邊供電過(guò)欠壓可配，可兼容Si和SiC驅(qū)動(dòng)。
4.死區(qū)互鎖。支持上下橋臂硬件互鎖防直通保護(hù)，死區(qū)時(shí)間可配。
5.過(guò)流保護(hù)。具備過(guò)流保護(hù)功能，一般推薦使用Desat保護(hù)，盡可能選取Desat保護(hù)閾值可軟件配置。
6. 過(guò)溫保護(hù)。支持故障告警和封波可選。
7. 有源鉗位。觸發(fā)后軟關(guān)斷或者2電平關(guān)斷。
8．米勒鉗位。當(dāng)開關(guān)器件關(guān)斷時(shí)，漏極電壓快速上升，通過(guò)Cgd耦合到柵極，產(chǎn)生過(guò)壓。 米勒鉗位電路通過(guò)輔助開關(guān)快速導(dǎo)通，將柵極電壓鉗位在安全范圍內(nèi)，防止過(guò)壓損壞。
9 兩電平和軟關(guān)斷。本質(zhì)上都是通過(guò)控制門極驅(qū)動(dòng)波形關(guān)斷時(shí)候的斜率，降低dv/dt或di/dt）減少開關(guān)過(guò)程中產(chǎn)生的尖峰電壓和電流，從而保護(hù)器件免受過(guò)應(yīng)力的影響。盡可能選擇可配置時(shí)間和閾值的芯片。
10. PWM監(jiān)控。PWM輸入到PWM輸出到功率模塊門極路徑進(jìn)行監(jiān)控，盡可能選取支持OSM（三態(tài)）+門極監(jiān)控。
三、基本功能。
1.封裝形式和尺寸。選擇合適的封裝，越小越好，需綜合考慮散熱和安裝方式。
2.高壓絕緣。高低壓電氣間隙和爬電距離最好大于5mm。
3.最高工作結(jié)溫。不小于150℃。
4.功能安全。支持系統(tǒng)到ASIL D。
5.原副邊隔離耐壓。越高越好，盡可能支持800V系統(tǒng)。
6.原副邊CMTI。越高越好，由其SiC開管速度較快。
7.原副邊隔離。一般是磁隔離和容隔離，ST和TI容隔產(chǎn)品居多，其他廠家磁隔離較多。磁隔離的抗干擾性更強(qiáng)，但是成本相對(duì)更高。
四、高級(jí)功能。
驅(qū)動(dòng) IC的高度集成化設(shè)計(jì)有助于提高電驅(qū)系統(tǒng)的魯棒性和可靠性。
1.支持ADC采樣。一般可用于母線電壓備份冗余采樣和功率模塊的溫度采樣，可節(jié)省隔離器及其外圍電路，達(dá)到降本和降體積目的。
2.集成反激電源芯片。類似四代特斯拉采用的STGAP4驅(qū)動(dòng)IC，根據(jù)合適的電源拓補(bǔ)+小磁芯的平面變壓器實(shí)現(xiàn)體積和成本的收益。
3.智能驅(qū)動(dòng)電阻調(diào)節(jié)。可以根據(jù)電壓、電流和模塊結(jié)溫實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)參數(shù)，使得電控達(dá)到最優(yōu)的輸出效率。
4.主動(dòng)放電功能。可通過(guò)Vgth監(jiān)控和Desat-Vce狀態(tài)監(jiān)控，調(diào)節(jié)開關(guān)頻率、占空比達(dá)到快速泄放掉母線電容電荷的目的。省去主動(dòng)放電電阻和外圍電路實(shí)現(xiàn)體積和成本的收益。
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