英飛凌絕緣體上硅(SOI)高壓驅(qū)動芯片的三個優(yōu)勢

現(xiàn)在的高功率變頻器和驅(qū)動器承載更大的負載電流。如下圖1 所示：由于功率回路里的寄生電感（主要由功率器件的封裝引線和PCB的走線產(chǎn)生的），電路中VS腳的電壓會從高壓母線電壓（S1通S2關(guān)時）變化到低于地的負壓（S1關(guān)閉時）。圖一右邊波形中的紅色部分就是VS腳在半橋感性負載電路中產(chǎn)生的瞬態(tài)負電壓。

電平轉(zhuǎn)移高壓驅(qū)動芯片有兩個主要組成部分：

1 電平轉(zhuǎn)移電路，其作用是把以COM腳為參考的輸入邏輯信號轉(zhuǎn)換成以VS腳為參考的輸出驅(qū)動信號。

2 自舉二極管，對浮地端的供電電容進行充電。

對于這兩部分電路，英飛凌的SOI驅(qū)動芯片有著明顯的優(yōu)勢：

1. VS腳優(yōu)異的抗負壓能力

現(xiàn)在的高功率變頻器和驅(qū)動器承載更大的負載電流。如下圖1 所示：由于功率回路里的寄生電感（主要由功率器件的封裝引線和PCB的走線產(chǎn)生的），電路中VS腳的電壓會從高壓母線電壓（S1通S2關(guān)時）變化到低于地的負壓（S1關(guān)閉時）。圖一右邊波形中的紅色部分就是VS腳在半橋感性負載電路中產(chǎn)生的瞬態(tài)負電壓。

這個瞬態(tài)負壓尖峰會引起驅(qū)動芯片工作出錯進而損壞功率器件，有時會直接損壞驅(qū)動芯片。這種負電壓尖峰在大電流和高速開關(guān)時（尤其在使用寬禁帶器件：碳化硅和氮化鎵時）變的越來越大。器件的耐負壓能力成了選擇高壓驅(qū)動芯片在這些應(yīng)用領(lǐng)域里的關(guān)鍵因素。

在英飛凌的SOI技術(shù)中，芯片有源區(qū)和襯底之間是絕緣的，不存在像常規(guī)硅技術(shù)驅(qū)動芯片那樣的寄生三極管和二極管，所以不會出現(xiàn)上述的負VS電壓引起的問題。

英飛凌的SOI高壓驅(qū)動芯片有著非常高的耐負壓能力，VS腳可以承受300ns的負100 V的電壓。

2.極低的電平轉(zhuǎn)移電路損耗

電平轉(zhuǎn)移電路把低壓端的開關(guān)信號傳輸?shù)礁邏憾耍瑐鬏斶^程中消耗的能量決定了電平轉(zhuǎn)移電路的損耗。隨著開關(guān)頻率的增加，電平轉(zhuǎn)移電路的損耗所占整個驅(qū)動芯片損耗的比重越來越大。

英飛凌SOI高壓驅(qū)動芯片的電平轉(zhuǎn)移電路消耗的能量非常小。驅(qū)動芯片的超低損耗大大提高了高頻應(yīng)用的設(shè)計靈活性，同時也提高了系統(tǒng)的效率，從而提升了系統(tǒng)的可靠性和產(chǎn)品的壽命。

圖2，相同封裝和同等驅(qū)動能力，不同技術(shù)的高壓驅(qū)動芯片的溫度測試對比圖(同樣測試條件和PCB板),英飛凌的SOI高壓驅(qū)動芯片比其它芯片的溫度低55.6°C.

3.芯片內(nèi)部集成的自舉二極管

高壓驅(qū)動芯片的浮地端電路普遍使用自舉供電，這是一種簡單和低成本的供電方案。但是常規(guī)的硅技術(shù)的高壓驅(qū)動芯片必須外加自舉二極管，或使用芯片內(nèi)部集成的低效自舉MOSFET和額外的內(nèi)部控制電路實現(xiàn)自舉供電。

英飛凌的SOI驅(qū)動芯片內(nèi)部集成了超快恢復(fù)自舉二極管，優(yōu)異的反向恢復(fù)特性和小于40歐姆的動態(tài)電阻，大大拓寬了芯片的使用范圍，可以驅(qū)動更大容量的功率器件而不會過熱，從而簡化了電路設(shè)計，降低了系統(tǒng)成本。

圖3顯示了自舉供電電路，由自舉二極管和電容組成。自舉供電是電平轉(zhuǎn)移方式高壓驅(qū)動芯片浮地端電路的典型供電方式。

更多詳細分析，請戳視頻：

SOI 電平位移驅(qū)動IC在LED Lighting中的應(yīng)用

英飛凌SOI高壓驅(qū)動芯片一覽表