高壓驅(qū)動芯片分類及在電機控制和功率產(chǎn)品設計

有完善保護功能，且節(jié)省空間。

　　讓我們看看高壓驅(qū)動芯片是如何幫助電機控制和功率產(chǎn)品設計者節(jié)省空間、減少元件數(shù)量、提高可靠性、同時提供增強型保護功能的。
　　現(xiàn)代工業(yè)與應用產(chǎn)品的設計者們壓力不斷增加，在減小產(chǎn)品體積和減少元件的同時還要提高系統(tǒng)的整體性能和可靠性。同時價格和進入市場時間方面的需求意味著上述目標還必須在不花費過大成本或增加項目開發(fā)周期的前提下實現(xiàn)。目前，最新的高壓芯片技術(shù)正幫助工程師們解決基于逆變器的電機調(diào)速驅(qū)動系統(tǒng)流程化設計問題，此類系統(tǒng)在工業(yè)應用中日益增多。此外，同樣的綜合技術(shù)也可以為通用變換電路、開關電源和UPS帶來好處。
　　變速電機驅(qū)動為家用、工業(yè)、商業(yè)設備帶來很多好處，比如空調(diào)，這些好處包括：高效率、高可靠、低振動、低電子干擾和低噪聲。在設計中使用的IGBT和MOSFET功率級必須得到有效保護（比如短路，過流和接地錯誤的情況），使它們免于損壞。除了保護電路，這些錯誤狀態(tài)必須被檢測到才能實現(xiàn)保護功能。至今，必要的線性電流反饋電路和過流保護還需要使用體積大、費用高且裝配困難的分立元件完成。為此IR公司推出了最新的高速高電壓IGBT控制芯片，這些芯片使用了IR公司專有的高壓IC技術(shù)，可提供完善的保護功能，為設計者節(jié)約多達50％的印制板空間。
　　產(chǎn)品設計中采用IR的HVIC技術(shù)來驅(qū)動MOSFET和IGBT是非常理想的，其中門驅(qū)動輸出采用了欠壓保護CMOS電路。這項技術(shù)通過集成低壓驅(qū)動器和高壓電平移位器在單個芯片內(nèi)實現(xiàn)了高壓側(cè)門驅(qū)動器和低壓側(cè)門驅(qū)動器。通過使用這項技術(shù)，IR公司已經(jīng)開發(fā)出了一系列門驅(qū)動和傳感芯片，并帶有豐富的保護電路，包括接地錯誤保護（只在高端系統(tǒng)中提供一次性的保護），除了這些先進的功能外，芯片還具有高噪聲抑制的特點，元件數(shù)量是光耦和變壓器式方案的30％，且只需要一半的電路板面積。

　　新系列由五個1200V、五個600V門驅(qū)動芯片和電流傳感接口芯片組成，分別介紹如下：

　　用于工業(yè)品的1200V高壓驅(qū)動芯片
　　IR22381是一個模擬的三相IGBT驅(qū)動器，有0.5祍的死區(qū)時間，速度是光耦驅(qū)動器的十倍多，芯片中還對長期工作時溫漂對性能的影響進行了最小化設計。所有過流保護方式（包括接地錯誤、過沖和電源短路）都有集成的退飽和特性。在過流發(fā)生時，將啟動軟關斷，隨后關閉六路輸出，每個輸入有自定義關斷功能。IR22381有可編程死區(qū)時間，輸出級有單獨的開通和關斷管腳，提供兩級開通輸出，以實現(xiàn)理想的IGBT電壓變化率。電壓反饋提供精確的測量，自舉電路省去了一路輔助電源。
　　IR2277和IR22771是高速、有單相電流傳感接口的芯片，帶有同步采樣功能，可用于電機驅(qū)動產(chǎn)品。電流采樣要通過外接分流電阻，經(jīng)過精確的雙斜坡系統(tǒng)將模擬量電壓轉(zhuǎn)換為時間間隔，再經(jīng)過電平移位，可以提供適合DSP的數(shù)字PWM輸出，此模數(shù)接口不需要附加額外的電路。最高采樣速率為40K次/秒（適合20KHz的非對稱PWM調(diào)制），在20KHz時最大延時小于7.5祍，噪聲抑制雙向電平移位電路可避免50V/ns以內(nèi)的錯誤共模噪聲。IR2277提供模擬量輸出和PWM輸出，IR22771提供PWM輸出。
　　IR2214和IR22141可驅(qū)動功率開關產(chǎn)品中的單個半橋，也可以驅(qū)動三相交流380V電路，80℃時最大驅(qū)動電流為50A。與采用光耦的方案不同，IR2214和IR22141門驅(qū)動器在整個使用壽命中始終保持穩(wěn)定，包括參數(shù)匹配，比如高低壓通道的傳導延時和插入的死區(qū)時間。高壓端的低靜態(tài)電流使經(jīng)濟的、節(jié)省空間的自舉供電方式成為可能。在多相結(jié)構(gòu)中使用時，IGBT退飽和的故障反饋會自動關斷IGBT，兩端的退飽和檢測電路與內(nèi)部偏置電阻都包含在IR2214中，同時，IR22141中還包含了一個退飽和二極管偏置。IR2214和IR22141可以通過一個專門的管腳連接起來，保護驅(qū)動系統(tǒng)免于相間短路。輸入輸出管腳為3.3V、CMOS電路，兼容簡單的微處理器接口。將功率地與信號地管腳分開使發(fā)射極分流結(jié)構(gòu)成為可能，簡化了低端IGBT電流傳感部分。兩種芯片的封裝都是SSOP-24。
　　用于儀器設備中的600V高壓驅(qū)動芯片
　　對于電機驅(qū)動和通用逆變電路，1200V的高壓驅(qū)動芯片也有600V的版本，IR21381是模擬三相驅(qū)動器，類似于IR22381。IR2177和IR21771是IR2277和IR22771的600V版本，周邊的器件還有IR2114和IR21141是IR2214和IR22141的600V版本。