車(chē)用柵極驅動(dòng)器涵蓋所有應用 助力汽車(chē)系統設計

在中壓應用(V_Load約為100V)中，如一些柴油噴射應用，高邊HVIC柵極驅動(dòng)器可提供卓越的性能。FAN7081_GF085、FAN7083_GF085和FAN7085_GF085都比較適合此類(lèi)市場(chǎng)。在一些負載主要是電容性的負載配置中，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為該負載配置提供了特殊功能，通過(guò)內部延遲來(lái)防止再充電路徑中的擊穿傳導。

圖4 HVIC高邊及Vboot再充電功能

HVIC高電流驅動(dòng)器

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

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

2. 用于附件的降壓轉換器，代替HEV/EV汽車(chē)的交流發(fā)電機和12V/24V電池，驅動(dòng)照明、雨刷、HVAC、除霜裝置、座椅、娛樂(lè )信息系統、電動(dòng)窗以及其它所有低壓設備。其中一些是雙向的，使用低功率反向模式來(lái)替代應急電源(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。這些轉換器必須在與牽引升壓轉換器相同的輸入電壓范圍內工作。

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

由于高功率要求，所需工作頻率持續提高以減少磁路重量和體積。使用現今的IGBT進(jìn)行的設計通常被限制為小于100kHZ。使用MOSFET的應用可能以250kHZ或者更高的功率工作。許多設計采用諸如串聯(lián)諧振操作和零電壓開(kāi)關(guān)這類(lèi)技術(shù)要驅動(dòng)這些較大功率全橋應用中使用的大功率器件，進(jìn)行快速開(kāi)關(guān)和精度控制，飛兆半導體高電流HVIC提供超過(guò)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)并降低傳導時(shí)間(小于150nS)。實(shí)現運行穩健性的關(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)上允許的較大負電壓擺幅。飛兆半導體將后者稱(chēng)之為–Vs額定值，對于所有符合AECQ100的HVIC而言，當Vb=15V時(shí)，該值通常為-9.8V。為了防止柵極驅動(dòng)不足，對每個(gè)循環(huán)周期都進(jìn)行欠壓鎖定操作。它們獨立于FAN7190_F085的高低驅動(dòng)器部分。

選擇設計方面

進(jìn)行實(shí)際設計時(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，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(kāi)關(guān)瞬態(tài)都是很重要。產(chǎn)品資料和應用指南均提供了柵極電流通路中針對導通和關(guān)斷周期的重要指導。

在HVIC中，接在Vs和中心負載點(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Vb瞬態(tài)，防止導致IC失效的過(guò)壓狀況。常見(jiàn)的一個(gè)錯誤是根據充電時(shí)間、柵極導通峰值電流和導通狀態(tài)下的電流消耗選擇自舉電容的結構和電氣參數。這里提供若干應用指南可幫助設計人員為低邊和高邊驅動(dòng)電路選擇元件，并根據設計選擇HIVC自舉元件。

柵極驅動(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，傳播延遲以及數據表中的其它關(guān)鍵特征。電流驅動(dòng)能力可使用串聯(lián)輸出電阻來(lái)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，如數據表所示。

幸運的是，HEV/EV技術(shù)的發(fā)展為今天的設計人員提供豐富的知識和參考資料，這些參考資料在幾年前都并不存在。隨著(zhù)多個(gè)OEM的出現，產(chǎn)生了新一代具有廣闊市場(chǎng)的高壓系統汽車(chē)，這里也提供一些實(shí)踐經(jīng)驗。在當今的半導體行業(yè)中，通過(guò)客戶(hù)讓供應商了解未來(lái)的功能需求。