高速半桥驱动芯片(主流半桥驱动芯片如何发展:先增效再降本)

在DC电机中,单片机提供的电压和电流一般不足以驱动DC电机,只能作为驱动信号。所以在它们之间加一个电机驱动器,也就是驱动。

半桥驱动器的作用是通过功率管产生交流触发信号,从而产生大电流进一步驱动电机。与全桥相比,半桥驱动电路成本更低,电路更容易形成,而全桥电路成本更高,电路相对复杂。

当然,全桥电路不容易产生浪涌电流,而半桥电路容易恶化波形,造成振荡跃迁间的干扰。通常,半桥驱动电路会增加一个死区设置。

如果不加死区,一个电力电子器件在另一个完全关断之前完全导通,就会形成短路,烧坏器件。因此,如何降低半桥驱动芯片中的死区要求是体现性能的关键点。

其实主流厂商的这类芯片性能都是很高的,每种独特技术加持的产品可以说是各有所长。在效率没有明显差距的情况下,降低成本,提高性价比成为主流半桥驱动芯片的另一个竞争焦点。

英飞凌半桥驱动芯片英飞凌可以说是半桥驱动的集大成者。他们的半桥驱动器芯片通常有两个互锁通道。

IR2104,众所周知的半桥驱动器,这里就不赘述了。大家对他太熟悉了。

让让我们来看看最新的650 V半桥驱动器,这是一种绝缘体上硅(SOI)栅极驱动器IC,它有两种选择:高电流(2.5 A)和低电流(0.7 A)。它的强度和抗噪性非常好。

(2ED2101S06F,英飞凌)首先让让我们谈谈英飞凌的独特技能,绝缘体上硅(SOI)技术。这种技术本质上是一种高压电平转换技术,集成了BSD,每个晶体管之间用埋层二氧化硅隔开。

这项技术体现在芯片抗负瞬态电压能力强,电平转换损耗低。2ED2101S06F是基于该技术的半桥栅极驱动器。

该系列在高端和低端栅极驱动中具有0.29 A吸电流和0.7 A吸电流。SOI带来的抗负瞬态电压100V,业界绝对领先。

同时,由于器件中没有寄生晶闸管结构,因此在所有温度和电压条件下都不会发生闩锁。这款器件的延迟时间为90ns,但这并不影响其出色的负瞬态电压带来的极高的耐用性和抗噪性,以及SOI技术的优异性能,使电平移动损耗降低了50%。

此外,集成BSD在节省空间和降低BOM成本方面具有优势。ST半桥驱动芯片ST电机驱动器涵盖的范围很广,从单桥到半桥再到多路驱动器。

在高压应用中,ST 的半桥驱动优势将比同行更明显,其中一个主要原因是独家BCD“离线技术。(L6384E,ST)上图中的L6384E是ST的高压半桥驱动器,采用BCD“offline 技术。

利用该技术,L6384E的高端浮动部分可以在高达600 V的电压轨下工作,两个器件的输出可以分别接收650 mA和400 mA。然而,由于单输入配置,只有一个输出将驱动高电压。

死区功能可以进一步防止两路输出交叉导通,也可以通过连接到DT/SD引脚的外部电阻进行调整。性能指标上,L6384E除了650 mA和400 mA的驱动能力外,还能在全温度范围内提供50 V/ns的dV/dt抗扰度。

在1nF的负载下,开关的延迟在上升阶段只有50ns,在下降阶段只有30ns。同时,UVLO保护和V CC电压钳位技术也赋予了器件足够的可靠性。

L6384E保证了低压侧和高压侧的匹配延迟,从而简化了设备的高频操作。输入与CMOS兼容,便于与控制设备接口。

同样,BSD也集成在这个器件中,所以效率不够,设计要更紧凑。TI半桥驱动芯片不选TI 这里是s高压系列。

让让我们来看看TI s低压半桥栅极驱动器。TI低压电器的性能TI没有在低压应用中集成BSD,毕竟不是高压应用,但在效率提升方面,TI通过减少死区时间让效率更接近。

一般半桥驱动器根据总线电压分为低压和高压。120V以下的半桥驱动器具有相对更快的传播延迟,可以实现更快的开关,提高整体系统效率。

(UCC27282,TI)UCC27282,120V半桥栅极驱动器,是TI在120V以下半桥驱动器应用中最重要的产品之一。UCC27282是一款n沟道MOSFET驱动器,可以在基于半桥或同步降压配置的拓扑结构中控制两个n沟道MOSFET。

该系列具有突出的能力,因为UCC27282具有3.5A的峰值吸电流和2.5A的峰值拉电流,以及更低的上拉和下拉电阻,因此该器件可以在MOSFET Miller平台转换期间以最小的开关损耗驱动大功率MOSFET。为了保证设备的稳定性和灵活性,UCC27282配备了许多功能。

输入引脚和HS引脚可以承受很大的负电压,输入引脚为-5V,HS引脚为-14V,提高了系统的稳定性。联锁进一步提高了高噪声应用中的鲁棒性和系统可靠性。

在高频应用中,5V UVLO可以耐受极端工作条件并提高效率。在死区设置方面,UCC27282 更小的16ns传播延迟和1ns匹配延迟可以最大限度地降低死区要求,这是TI提高效率的技术关键。

总结在半桥驱动上,这三家公司在行业内几乎拥有压倒性的优势。这些大厂都有自己独特的技术来减少电平转换损耗和死区时间,提高效率。

与此同时,集成BSD以降低成本和节省空间逐渐成为行业趋势,尤其是在高压应用领域。毕竟性价比是用户非常看重的。