2023 PCIM Asia
英飛凌將重磅亮相2023 PCIM Asia
設立“綠色能源與工業”
“電動交通和電動出行”
“智能家居”
三大核心展示區域
8月29日-31日，我們現場不見不散！
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碳化硅（SiC MOSFET）和氮化鎵(GaN)因其高頻率、低損耗的特性得到廣泛的應用，但對驅動系統的性能提出了更高的要求。英飛凌最新一代增強型EiceDRIVER? 1ED34X1系列可提供高的輸出電流、米勒鉗位保護、精準的短路保護、可調的軟關斷等功能，為新一代的功率器件保駕護航。
EiceDRIVER?增強型1ED34X1主要特色：
單通道隔離型柵極驅動芯片
輸出電流典型值+3/6/9A
功能絕緣電壓高達2300V
帶米勒鉗位、Desat短路保護、軟關斷
CMTI > 200kV/μs
輸出側電壓供電區間（VCC2-VEE2）最大可到40V
隔離能力和相關認證：UL 1577 & VDE 0884-11
封裝：DSO16 300 mil寬體封裝8mm爬電距離適用于IGBTs,MOSFETs,CoolSiC? SiC MOSFET
（更多關于增強型1ED34X1系列的特點及參數請參考閱讀：IGBT驅動芯片進入可編程時代，英飛凌新品X3有何玄機？）
北京晶川電子基于1ED3491設計了一款適配于SiC MOSFET驅動板：2SID-1ED3X-62MM-1206D0
主要特色：
2路輸出，適用于62mm封裝半橋器件
高度集成的隔離電源
短路保護
欠壓保護
米勒鉗位
兼容5V/15V PWM信號
高級驅動IC：1ED3491MU12M
適配于：
FF4MR12KM1H,1200V,4mΩ 62mm封裝模塊
FF2MR12KM1H,1200V,2mΩ 62mm封裝模塊
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1ED34X1高輸出電流能力有利于減少
功率器件的開關損耗，并節約推挽電路成本
EiceDRIVER? 1ED3491具有高達9A的輸出電流典型值，在驅動大功率模塊的時候可省去推挽電路實現節約成本、減少傳播延時、提高開關速度，減少開關損耗。
我們通過雙脈沖開關實驗，對比了兩種驅動方式的開關損耗：
測試板1：搭載1ED3491的驅動板2SID-1ED3X-62MM-1206D0
測試板2：搭載1ED020I12-F2（2A）及推挽元件IXDN609(9A)
模塊型號：FF2MR12KM1H
驅動電壓：+18V/-3.5V
Vbus=600V? Id=370A
CH2：下管Vgs、CH3：下管Vds
CH4：電流Id、CHm1：損耗
圖1、1ED3491驅動模塊損耗Eon=22.3mJ
圖2、1ED3491驅動模塊損耗Eoff=14.09mJ
圖3、2A驅動IC+推挽驅動模塊損耗Eon=24.6mJ
圖4、2A驅動IC+推挽驅動模塊損耗Eoff=15.2mJ
從測試結果可看出，使用1ED3491，比使用2A驅動+推挽的方式，開通損耗Eon降低了2.3mJ，降低大概9.3%。關斷損耗Eoff降低了1.1mJ，降低大概7.2%。
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1ED34X1米勒鉗位抑制寄生導通，
可外置MOSFET增強鉗位能力
以下圖為例展示米勒寄生導通產生的原因：在上管的開通時刻，下管關斷，DS間電壓上升，產生電壓變化率dv/dt，dv/dt通過(Cgd)米勒電容向柵極注入電流。米勒電流跨越整體柵極路徑使得下管柵極上出現電壓尖峰。如果下管Vgs尖峰超過器件的Vgs(th)，則可能會發生半橋直通現象。低閾值電壓的功率器件，如SiC MOSFET，更有可能受到此影響損壞。如下圖5。更多米勒效應的解釋及應對方法可參考：米勒電容、米勒效應和器件與系統設計對策
圖5、米勒效應圖解
1ED34X1系列集成米勒鉗位功能。鉗位方式分為兩種。一種是直接鉗位，例如1ED3431，即直接把clamp pin接到IGBT的門極。這種情況下鉗位電流的典型值是2A，適用于100A以下的IGBT。
另一種方式是在clamp pin外接一個N-MOSFET，來擴展鉗位電流，以適應更大電流IGBT的需求。例如1ED3461及1ED3491。根據外接NMOS型號的不同，鉗位電流最大可擴展到20A。
驅動板2SID-1ED3X-62MM-1206D0在做SiC MOSFET雙脈沖測試時，首先沒有外接米勒鉗位MOS，米勒效應引起了明顯的門極電壓過沖，如圖6.1-2中CH1黃色通道紅圈部分，Vgs尖峰2.08V， △V=5.58V。然后將1ED3491 CLAMPDRV腳外接5.4A MOS（PMV45EN），米勒鉗位功能起到了立竿見影的效果，如圖7.1-2中CH1黃色通道紅圈部分，Vgs尖峰降為-1.26V，△v只有2.24V。
驅動電壓：+18V/-3.5V
CH1：上管Vgs、CH2：下管Vgs
CH3：下管Vds、CH4：電流Id
未加米勒鉗位測試的全圖與展開波形圖
加米勒鉗位測試的全圖與展開波形圖
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1ED34X1(clamp driver)Desat保護時間、
軟關斷時間精確可調
由于SiC MOSFET器件短路耐受時間相對較短，CoolSiC? MOSFET Easy封裝模塊在+15V驅動供電時，數據手冊標稱短路時間只有2us例如：FF17MR12W1M1H_B11。而62mm封裝的CoolSiC?模塊雖然沒有標稱短路時間，但仍然有一定的短路能力，這里我們使用62mm封裝的模塊來驗證1ED3491的短路保護功能。
1ED34X1具有退飽和保護功能。以往短路保護消隱時間需要通過外接電容來實現，而1ED34X1系列則不需要外接電容，它通過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，DESAT濾波時間tDESATfilter:1.6μs至4.0μs，Leading edge消隱時間tDESATleb:0.65μs至1.15μs。1ED34x1還具有在故障情況下軟關斷的功能。在器件出現過流故障的情況下，驅動芯片將會使用較低的電流關斷IGBT，將會減慢IGBT的di/dt，避免出現過高的電壓尖峰損壞IGBT。軟關斷的參數通過ADJA連接的電阻可調。系列中每一款芯片都有16檔關斷電流。
圖8為當ADJA下拉電阻=10K、ADJB下拉電阻=100K的SiC短路波形，此時短路保護時間為1us，軟關斷時間為1.23us，能夠滿足SiC MOSFET 2us短路時間的苛刻要求。
CH1：Flt信號、CH2：下管Vgs、CH3：Desat信號
圖8、短路保護時間1us+軟關斷時間1.23us
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?總結?
得益于英飛凌驅動1ED3491做強大的后盾，晶川驅動板2SID-1ED3X-62MM-1206D0能出色的驅動和保護SiC MOSFET。1ED34X1系列驅動芯片9A的輸出電流能力省錢又省力、Clamp防直通立竿見影、Desat快準穩、Soft-off輕松防過壓、DSO16封裝小驅動更緊湊。英飛凌X3系列是驅動SiC MOSFET和IGBT的不二之選。
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參考閱讀
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IGBT驅動電流及驅動功率的計算
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