車用柵極驅(qū)動(dòng)器涵蓋所有應(yīng)用 助力汽車系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在中壓應(yīng)用(V_Load約為100V)中，如一些柴油噴射應(yīng)用，高邊HVIC柵極驅(qū)動(dòng)器可提供卓越的性能。FAN7081_GF085、FAN7083_GF085和FAN7085_GF085都比較適合此類市場(chǎng)。在一些負(fù)載主要是電容性的負(fù)載配置中，在每個(gè)周期中，建立升壓電容自舉電壓可能需要一個(gè)DC再充電路徑。FAN7085_GF085為該負(fù)載配置提供了特殊功能，通過內(nèi)部延遲來防止再充電路徑中的擊穿傳導(dǎo)。

圖4 HVIC高邊及Vboot再充電功能

HVIC高電流驅(qū)動(dòng)器

高功率DC/DC轉(zhuǎn)換器在HEV/EV電氣系統(tǒng)中比較常見。這些通常都是全橋前端驅(qū)動(dòng)的正向轉(zhuǎn)換器。關(guān)鍵特性包括：

1. 主牽引升壓轉(zhuǎn)換器，將主要電池從特定充電電壓(大約150V到300V)提升至驅(qū)動(dòng)電壓，可能是600V或者更高。額定功率由車輛牽引功率決定。

2. 用于附件的降壓轉(zhuǎn)換器，代替HEV/EV汽車的交流發(fā)電機(jī)和12V/24V電池，驅(qū)動(dòng)照明、雨刷、HVAC、除霜裝置、座椅、娛樂信息系統(tǒng)、電動(dòng)窗以及其它所有低壓設(shè)備。其中一些是雙向的，使用低功率反向模式來替代應(yīng)急電源(快速啟動(dòng))升壓逆變器。正向時(shí)功率可能在1.5KW到3KW之間。這些轉(zhuǎn)換器必須在與牽引升壓轉(zhuǎn)換器相同的輸入電壓范圍內(nèi)工作。

3. 充電設(shè)備中的降壓轉(zhuǎn)換器將離線PFC升壓電壓(約400V)降低成一個(gè)可調(diào)充電電壓。轉(zhuǎn)換器的大小由其目標(biāo)兼容性以及AC電源確定。

由于高功率要求，所需工作頻率持續(xù)提高以減少磁路重量和體積。使用現(xiàn)今的IGBT進(jìn)行的設(shè)計(jì)通常被限制為小于100kHZ。使用MOSFET的應(yīng)用可能以250kHZ或者更高的功率工作。許多設(shè)計(jì)采用諸如串聯(lián)諧振操作和零電壓開關(guān)這類技術(shù)要驅(qū)動(dòng)這些較大功率全橋應(yīng)用中使用的大功率器件，進(jìn)行快速開關(guān)和精度控制，飛兆半導(dǎo)體高電流HVIC提供超過4Amp的峰值灌電流和拉電流，加快上升和下降時(shí)間(小于15/25nS)并降低傳導(dǎo)時(shí)間(小于150nS)。實(shí)現(xiàn)運(yùn)行穩(wěn)健性的關(guān)鍵特征包括采用滯洄的輸入抗干擾性能和輸出共橋點(diǎn)上允許的較大負(fù)電壓擺幅。飛兆半導(dǎo)體將后者稱之為–Vs額定值，對(duì)于所有符合AECQ100的HVIC而言，當(dāng)Vb=15V時(shí)，該值通常為-9.8V。為了防止柵極驅(qū)動(dòng)不足，對(duì)每個(gè)循環(huán)周期都進(jìn)行欠壓鎖定操作。它們獨(dú)立于FAN7190_F085的高低驅(qū)動(dòng)器部分。

選擇設(shè)計(jì)方面

進(jìn)行實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)，柵極電路上的電阻網(wǎng)路必須是最小的，以便控制峰值柵極電流，提高瞬態(tài)免疫性，改善輻射，抑制諸如柵極振蕩等寄生效應(yīng)，在供電和省電模式下創(chuàng)造眾所周知的“關(guān)閉”條件。注意，寄生電感、大電流通路中的偏壓以及開關(guān)瞬態(tài)都是很重要。產(chǎn)品資料和應(yīng)用指南均提供了柵極電流通路中針對(duì)導(dǎo)通和關(guān)斷周期的重要指導(dǎo)。

在HVIC中，接在Vs和中心負(fù)載點(diǎn)之間如串聯(lián)電阻一樣簡(jiǎn)單的元件可以提高瞬態(tài)免疫性。尤其要注意自舉電源以保護(hù)Vb瞬態(tài)，防止導(dǎo)致IC失效的過壓狀況。常見的一個(gè)錯(cuò)誤是根據(jù)充電時(shí)間、柵極導(dǎo)通峰值電流和導(dǎo)通狀態(tài)下的電流消耗選擇自舉電容的結(jié)構(gòu)和電氣參數(shù)。這里提供若干應(yīng)用指南可幫助設(shè)計(jì)人員為低邊和高邊驅(qū)動(dòng)電路選擇元件，并根據(jù)設(shè)計(jì)選擇HIVC自舉元件。

柵極驅(qū)動(dòng)器的電路模擬通常是由簡(jiǎn)單的行為模型完成的。理想電源可用于已定義的上升和下降時(shí)間，傳播延遲以及數(shù)據(jù)表中的其它關(guān)鍵特征。電流驅(qū)動(dòng)能力可使用串聯(lián)輸出電阻來模擬，選擇該電阻用于支持峰值柵極電流以及Vb/2時(shí)的輸出，如數(shù)據(jù)表所示。

幸運(yùn)的是，HEV/EV技術(shù)的發(fā)展為今天的設(shè)計(jì)人員提供豐富的知識(shí)和參考資料，這些參考資料在幾年前都并不存在。隨著多個(gè)OEM的出現(xiàn)，產(chǎn)生了新一代具有廣闊市場(chǎng)的高壓系統(tǒng)汽車，這里也提供一些實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。在當(dāng)今的半導(dǎo)體行業(yè)中，通過客戶讓供應(yīng)商了解未來的功能需求。