高壓驅(qū)動(dòng)芯片分類及在電機(jī)控制和功率產(chǎn)品設(shè)計(jì)

有完善保護(hù)功能，且節(jié)省空間。

　　讓我們看看高壓驅(qū)動(dòng)芯片是如何幫助電機(jī)控制和功率產(chǎn)品設(shè)計(jì)者節(jié)省空間、減少元件數(shù)量、提高可靠性、同時(shí)提供增強(qiáng)型保護(hù)功能的。
　　現(xiàn)代工業(yè)與應(yīng)用產(chǎn)品的設(shè)計(jì)者們壓力不斷增加，在減小產(chǎn)品體積和減少元件的同時(shí)還要提高系統(tǒng)的整體性能和可靠性。同時(shí)價(jià)格和進(jìn)入市場(chǎng)時(shí)間方面的需求意味著上述目標(biāo)還必須在不花費(fèi)過大成本或增加項(xiàng)目開發(fā)周期的前提下實(shí)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(jī)調(diào)速驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)流程化設(shè)計(jì)問題，此類系統(tǒng)在工業(yè)應(yīng)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(guān)電源和UPS帶來好處。
　　變速電機(jī)驅(qū)動(dòng)為家用、工業(yè)、商業(yè)設(shè)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(dòng)、低電子干擾和低噪聲。在設(shè)計(jì)中使用的IGBT和MOSFET功率級(jí)必須得到有效保護(hù)（比如短路，過流和接地錯(cuò)誤的情況），使它們免于損壞。除了保護(hù)電路，這些錯(cuò)誤狀態(tài)必須被檢測(cè)到才能實(shí)現(xiàn)保護(hù)功能。至今，必要的線性電流反饋電路和過流保護(hù)還需要使用體積大、費(fèi)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(hù)功能，為設(shè)計(jì)者節(jié)約多達(dá)50％的印制板空間。
　　產(chǎn)品設(shè)計(jì)中采用IR的HVIC技術(shù)來驅(qū)動(dòng)MOSFET和IGBT是非常理想的，其中門驅(qū)動(dòng)輸出采用了欠壓保護(hù)CMOS電路。這項(xiàng)技術(shù)通過集成低壓驅(qū)動(dòng)器和高壓電平移位器在單個(gè)芯片內(nèi)實(shí)現(xiàn)了高壓側(cè)門驅(qū)動(dòng)器和低壓側(cè)門驅(qū)動(dòng)器。通過使用這項(xiàng)技術(shù)，IR公司已經(jīng)開發(fā)出了一系列門驅(qū)動(dòng)和傳感芯片，并帶有豐富的保護(hù)電路，包括接地錯(cuò)誤保護(hù)（只在高端系統(tǒng)中提供一次性的保護(hù)），除了這些先進(jìn)的功能外，芯片還具有高噪聲抑制的特點(diǎn)，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(gè)1200V、五個(gè)600V門驅(qū)動(dòng)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(dòng)芯片
　　IR22381是一個(gè)模擬的三相IGBT驅(qū)動(dòng)器，有0.5祍的死區(qū)時(shí)間，速度是光耦驅(qū)動(dòng)器的十倍多，芯片中還對(duì)長(zhǎng)期工作時(shí)溫漂對(duì)性能的影響進(jìn)行了最小化設(shè)計(jì)。所有過流保護(hù)方式（包括接地錯(cuò)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(shí)，將啟動(dòng)軟關(guān)斷，隨后關(guān)閉六路輸出，每個(gè)輸入有自定義關(guān)斷功能。IR22381有可編程死區(qū)時(shí)間，輸出級(jí)有單獨(dú)的開通和關(guān)斷管腳，提供兩級(jí)開通輸出，以實(shí)現(xiàn)理想的IGBT電壓變化率。電壓反饋提供精確的測(cè)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(jī)驅(qū)動(dòng)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(shí)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(duì)稱PWM調(diào)制），在20KHz時(shí)最大延時(shí)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(cuò)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(dòng)功率開關(guān)產(chǎn)品中的單個(gè)半橋，也可以驅(qū)動(dòng)三相交流380V電路，80℃時(shí)最大驅(qū)動(dòng)電流為50A。與采用光耦的方案不同，IR2214和IR22141門驅(qū)動(dòng)器在整個(gè)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(dǎo)延時(shí)和插入的死區(qū)時(shí)間。高壓端的低靜態(tài)電流使經(jīng)濟(jì)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(shí)，IGBT退飽和的故障反饋會(huì)自動(dòng)關(guān)斷IGBT，兩端的退飽和檢測(cè)電路與內(nèi)部偏置電阻都包含在IR2214中，同時(shí)，IR22141中還包含了一個(gè)退飽和二極管偏置。IR2214和IR22141可以通過一個(gè)專門的管腳連接起來，保護(hù)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)免于相間短路。輸入輸出管腳為3.3V、CMOS電路，兼容簡(jiǎn)單的微處理器接口。將功率地與信號(hào)地管腳分開使發(fā)射極分流結(jié)構(gòu)成為可能，簡(jiǎn)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(shè)備中的600V高壓驅(qū)動(dòng)芯片
　　對(duì)于電機(jī)驅(qū)動(dòng)和通用逆變電路，1200V的高壓驅(qū)動(dòng)芯片也有600V的版本，IR21381是模擬三相驅(qū)動(dòng)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。