IGBT驅動芯片進入可編程時代，英飛凌新品X3有何玄機？

作者：時間：2023-08-21 來源：英飛凌

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俗話說，好馬配好鞍，好IGBT自然也要配備好的驅動IC。一顆好的驅動不僅要提供足夠的驅動功率，最好還要有完善的保護功能，例如退飽和保護、兩電平關斷、軟關斷、欠壓保護等，為IGBT的安全運行保駕護航。

本文引用地址：http://www.butianyuan.cn/article/202308/449768.htm

然而有保護功能的驅動芯片，大部分的參數(shù)都是固定的，或者是只能靠外圍器件進行粗放的調節(jié)。對于退飽和保護來說，內部電流源的電流是固定的，短路消隱時間只能靠調節(jié)外接電容大小來調整。對于兩電平關斷功能來說，兩電平持續(xù)的時間和電位需要靠外接電容和齊納二極管來實現(xiàn)。而軟關斷電流及米勒鉗位電流對于某一顆芯片來說也是固定的，無法調整。這樣芯片的適用范圍就受到了限制，而且增加了BOM成本。

然而，英飛凌最新推出的X3系列驅動芯片——1ED34X1及1ED38X0即將打破這種刻板印象。最高可達64檔的參數(shù)調節(jié)究竟能給IGBT應用帶來怎樣的益處？

1ED34X1是模擬控制芯片，1ED38X0是純數(shù)字芯片系列。它們外觀采用了300mil的寬體封裝。Pin腳數(shù)量與前代1ED020I12系列保持一致，都是16pin，但是pin腳間距從2.54mm降低到1.27mm，排布更加緊湊。

1ED34X1

1ED38X0

然而細看1ED34X1的PIN腳分布，可以發(fā)現(xiàn)這顆芯片最特別的地方在于原邊兩個控制PIN腳ADJA和ADJB。這兩個引腳連接不同阻值的電阻即可方便地調節(jié)退飽和保護功能的延遲以及濾波時間、兩電平關斷的電位及持續(xù)時間等參數(shù)。

而1ED38X0是純數(shù)字芯片，通過標準的I2C總線進行參數(shù)配置，SCL與SDA是串行I/O及時鐘輸入接口?？梢詫崿F(xiàn)對多個參數(shù)的最高64個檔位的個性化設定。

數(shù)字化的驅動芯片究竟有何過人之處？我們來一一揭曉

01 短路延遲及消隱時間可編程！

以往短路保護消隱時間需要通過外接電容來實現(xiàn)，而X3系列則不需要外接電容。其中，1ED34X1通過ADJB引腳連接不同阻值的電阻可設置不同的消隱時間，共有16檔可調。典型外圍電路設置如下圖。

短路保護時序圖如下圖所示。其中，tDESATleb是門極開啟到DESAT功能被激活的時間。在此期間DESAT功能禁用，這是為了防止功率器件開通過程中震蕩引起DESAT誤觸發(fā)。tDESATleb時間過后，芯片內部偏置電流開始從DESAT pin流經功率器件。當短路發(fā)生后，DESAT引腳的電位迅速上升到退飽和閾值電壓VDESAT。在經過一定的濾波時間tDESATfilter之后，芯片內部比較器翻轉。再經過一定時間的延遲之后，輸出被拉低，系統(tǒng)報錯。

在1ED34X1中，退飽和閾值電壓是傳統(tǒng)的9.2V。而在1ED38X0中，退飽和閾值電壓也是可以調整的，閾值電壓從1.8V到9.2V，有18檔可以調節(jié)。

在整個退飽和過程中，tDESATfilter是一個重要的參數(shù)，它標志著從DESAT腳電位達到9V，到比較器翻轉的時間。在經典的1ED020I12-F2中，這一數(shù)值是250ns。這個時間太短，所以需外接DESAT電容來設定消隱時間。但在1ED34X1中，tDESATfilter從1575ns到3975ns，8檔可調。對于短路時間5us以下的器件，這個濾波時間足夠用了。這樣一來，傳統(tǒng)標配的退飽和電容完全可以省了！

1ED38X0的調節(jié)更加靈活，Tdesatled從0ns到3150ns有64檔可調，而tDESATfilter從0ns到6000ns有32檔可調！

1ED34X1和1ED38X0也支持經典的退飽和電路。這樣，濾波時間tDESATfilter就要和外接電容所導致的消隱時間tblanking相疊加，形成一個相對較長的短路保護反應時間。

有外接退飽和電容的1ED34X1

02 可調節(jié)的軟關斷電流！

1ED34x1還具有在故障情況下軟關斷的功能。在器件出現(xiàn)過流故障的情況下，驅動芯片將會使用較低的電流關斷IGBT，將會減慢IGBT的di/dt，避免出現(xiàn)過高的電壓尖峰損壞IGBT。軟關斷的參數(shù)通過 ADJA連接的電阻可調。系列中每一款芯片都有16檔關斷電流，ADJA電阻與軟關斷電流關系如下表所示。