英飞凌EiceDRIVER™栅极驱动IC选型指南

英选型飞指南凌EiceDRIVER™栅极驱动IC 每一个功率器件都需要一个驱动芯片 www.infineon.com/gadtberdorcihveurre 2 目录 EiceDRIVER™和MOTIX™栅极驱动芯片4 英飞凌非隔离型（N-ISO）技术6 英飞凌结隔离（JI）技术7 英飞凌绝缘体上硅（SOI）技术8 英飞凌电气隔离型无磁芯变压器（CT）技术10 选择栅极驱动IC13 英飞凌功率器件技术14 OptiMOS™和StrongIRFET™功率MOSFET14 CoolMOS™SJMOSFET15 IGBT单管16 中低功率IGBT模块17 CoolSiC™碳化硅MOSFET18 CoolGaN™e-modeHEMT21 栅极驱动的典型应用22 电动汽车传动系统23 商用空调25 电动汽车充电26 工业驱动28 轻型电动车（LEV）30 照明31 低压驱动和电池供电设备32 大型和小型家电34 光伏36 电信、服务器和工业用SMPS38 不间断电源（UPS）40 栅极驱动结构类型概述43 产品组合概述44 非隔离型低边栅极驱动IC44 非隔离型TDI栅极驱动IC45 半桥及高低边栅极驱动IC46 三相栅极驱动IC48 全桥栅极驱动IC49 高边栅极驱动IC49 电气隔离型栅极驱动IC50 车规级栅极驱动IC52 车规级MOTIX™电机栅极驱动IC53 栅极驱动IC各类功能54 栅极驱动IC封装选项55 新产品亮点56 EiceDRIVER™非隔离型低边栅极驱动IC56 电平转换栅极驱动IC59 电气隔离型栅极驱动IC64 车规级栅极驱动IC68 英飞凌控制器技术74 AURIX™32位TriCore™微控制器74 iMOTION™75 面向工业和消费类应用的PSoC™IoT76 MOTIX™嵌入式功率IC77 TRAVEO™II系列78 XMC™79 栅极驱动的支持工具80 英飞凌栅极驱动评估板和参考设计80 栅极驱动社区和仿真模型87 栅极驱动产品手册和样品套件88 栅极驱动IC选型和兼容产品在线查询89 英飞凌栅极驱动IC命名规则91 3 EiceDRIVER™和MOTIX™栅极驱动芯片概述 栅极驱动IC相当于控制信号（数字或模拟控制器）与功率器件（IGBT、MOSFET、SiCMOSFET和GaNHEMT）之间的接口。集成式栅极驱动IC解决方案有助于您降低设计复杂度，缩短开发时间，节省材料消耗（BOM）及电路板空间，相较于分立式栅极驱动器解决方案，可提高可靠性。 每一个功率器件都需要驱动芯片，选择正确的驱动IC至关重要。英飞凌提供广泛的EiceDRIVER™栅极驱动IC产品组合，它们具有不同的结构类型、电压等级、隔离级别、保护功能和封装选项。EiceDRIVER™栅极驱动IC与英飞凌IGBT分立式器件和模块、硅MOS- FET（CoolMOS™、OptiMOS™和StrongIRFET™）和碳化硅MOSFET（CoolSiC™）、氮化镓HEMT（CoolGaN™）完美互补，或者作为集成功率模块（CIPOS™IPM和iMOTION™smartIPM）的一部分。 此外，MOTIX™栅极驱动芯片是用于低压电机控制解决方案的MOTIX™可扩展产品组合的一部分，包括MOTIX™驱动器、MOTIX™桥、MOTIX™SBC和MOTIX™MCU。 7PMUBHFDMBTT1 23007 偽煂蓿」⾓㐼$5 歏孞ꥬ猌ˊ⸆腊㘗ծ㛇炄㘗ծ㟞䔂㘗 6L1577V *40 =5.7L7(SNT)䭯絯1NJO &JDF%3*7&3˳ 7%&0884-11V *%3M =17677 +佞㣐㐼䧴끮⸓匣 12007 6007 歏䎂鲮䰃 絟続⡤♳炊40*1/絕ꥬ猌+* 7 PffTFU =1007ծ2007ծ5007ծ6007ծ6507ծ12007 2007 257 溫䊵ⴔ鳕Ⰶ(/-*40) ⡛鴝(/-*40) 2.5L85L87.5L830L875L8200L8 1PXFSMFWFM 25V 25-105V 200V 500V 600V 650V 1200V 2300V 栅极驱动结构类型栅极驱动 单通道 电气隔离高边低边 双通道 电气隔离高边低边高边+低边半桥 四通道 半桥 六通道 三相 非隔离型（N-ISO）PN结隔离（JI）绝缘体上硅（SOI）无磁芯变压器（CT） 1.2对于单高边、高低边、半桥及三相栅极驱动IC，电压等级被定义为应用中功率器件的击穿电压。 注释1：第一行的电压等级根据最高电压等级对应的不同驱动器IC结构类型来定义。 3.对于低1E边DN驱x动55器0（I1C（EDNN-I-STOD）I，电N-压ISO等）级这被种定特义殊为情最况大，电工压作等范级围被内定的义电为源最电高压母。线电压（它能承受的最高浮动电压）。4 英飞凌栅极驱动芯片的应用 EiceDRIVER™栅极驱动IC充分结合了英飞凌及国际整流器公 司（IR）的应用专业知识及先进技术，是工业电机驱动、家用电 （SMPS）、高压照明、电池供电设备等众多应用的理想选择。 器、光伏逆变器、汽车、电动汽车充电桩、不间断电源、开关电源 电平转换技术（SOI&JI） 无磁芯变压器（CT）技术 Industrial robotics 非隔离型（N-ISO）技术 英飞凌栅极驱动IC技术 非隔离型栅极驱动 电平转换型栅极驱动 隔离型栅极驱动 非隔离型（N-ISO） PN结隔离（JI） 绝缘体上硅（SOI） 无磁芯变压器（CT） ›单片式接地参考栅极驱动，适用于›20-35V电源电压应用，广泛的单低边和双低边驱动IC系列 拥有灵活的输出电流、逻辑配置及 ›UVLO（以及非隔离型TDI）选项 坚固耐用和高性能的HVIC工艺或先进的130-nm工艺技术 ›单片式1-6通道栅极驱动，最高电压等›级达到1200VC（HVIC）技术，适用 首创的工业高压I ›于所有高压栅极驱动应用 第二代技术（前缀IR）：首创的工业 ›HVIC工艺（前缀IRS）：经济高效,引 第五代技术脚与第二代技术产品兼容 ›单片式2-6通道栅极驱动器，最高电压 ›等级达到1200V管（典型电内置基于PN的自举二极 阻：36Ω），用于简化自举操作和减小 ›PCB面积，防止闭锁：-100 可耐受负瞬态电压 ›V，300ns，帮助实电平转换损耗降低50%以上 现更高效率，更高频率的开关操作，更小的散热片，以及更高可靠性 ›带磁耦合的两个独立芯片解决方案， ›提供隔离型单通道和双通道栅极驱动VDE0884-11隔离技术，实现最高›8kVp的k隔离和最高±2300V的功能VIOTM ›隔离/ns以上的共模瞬态抗扰度 300V ›（CMTI）流（高达±18A)， 最强栅极驱动输出电使得无需外部放大电路 英飞凌非隔离型（N-ISO）技术 非隔离型（N-ISO）技术是指采用低压电路、结合持久耐用的高压栅极驱动技术及先进的0.13-µm工艺的栅极驱动IC。英飞凌采用世界一流的制造工艺，打造出面向高功率密度应用的大电流栅极驱动。 低英飞边凌提栅供极广泛驱的单动低边和双低边栅极驱动器IC产品系列，它们拥有灵活的输出电流、逻辑配置、封装和保护功能选项——比如欠压 闭锁（UVLO），和集成在行业标准DSO-8封装和小尺寸SOT23和WSON封装中集成的过流保护（OCP）功能。新1ED4417x低边驱动IC系列具有同类最佳的故障报告精度，即±5%的OCP阈值容差。此外，通过将故障输出与启用功能整合到一个引脚中，英飞凌的IC技术可支持微型的PG-SOT23封装。 真传统差低边分栅输极驱入动（IC的T输D入I）信栅号电极平，驱是以动栅极驱动IC的地电位作为参照。如果在应用中栅极驱动IC的地电位出现过大波动，则栅极 驱动IC就可能被误触发。1EDN-TDI栅极驱动IC拥有真差分输入。它们的控制信号输入在很大程度上独立于地电位，而只依赖于其输入触头之间的电压差。这可以避免功率MOSFET被误触发。 www.infineon.com/GDlowsidewww.infineon.com/tdi 6 英飞凌结隔离（JI）技术 英飞凌p-n结隔离（JI）技术是一项成熟、可靠和行业标准级的MOS/CMOS制造工艺。英飞凌专有的HVIC和抗闩锁CMOS技术可打造出坚固的单片式构造。先进的制造工艺可面向特定的电机控制和开关电源应用，打造出性价比最佳的单片式高压和低压电路结构。 E B C ›英大飞电凌流J（I技4A术）的主要益处： ›精密模拟电路（极小的时序/传输时延）最多的行业标准栅极驱动IC产品组合 ›电压等级：100V、200V、500V、600V和1200V 驱动结构类型：单通道、半桥/高低边、三相等最佳性价比的栅极驱动IC nn p 自从1989年国际整流器公司（IR）率先推出首款单片式产品以来，高压集成电路（HVIC）技术就开始利用获得专利的专有单片式结构集成双极器件、CMOS及横向DMOS器件，它们在600V和1200V的运行偏置电压下，分别拥有高于700V和1400V的击穿电压。 利用该混合信号HVIC技术，可以构建高压电平转换电路，以及低压模拟电路和数字电路。这是凭借将高压电路置于由多晶硅环形成的“阱”中的能力实现的。 这些拥有浮控开关的HVIC栅极驱动适用于需要高边、半桥和三相驱动的拓扑。 HVIC Hciirgchu-istridyePrionlgyssilicon Lciorwcu-sitirdye 图1：JI栅极驱动IC的俯视图 n+p- p- LDMOSLEVELSHIFT HV n+ n-epip-sub p- p-n+ P++ P++ HV-FLOATINGCMOS HV p-n+p+ p+ n+ n+ HV n+p- P++ n-epi p-well P++ p-sub GROUNDEDCMOS LV n+p+ p+ n+ n+ LV n+ P++n-epi p-well P++ p-sub 图2：高压集成电路的器件截面图 www.infineon.com/ji 英飞凌绝缘体上硅（SOI）技术 英飞凌绝缘体上硅（SOI）技术是一种用于英飞凌EiceDRIVER™电平转换栅极驱动IC的高压电平转换技术，这些IC集成自举二极管（BSD），拥有业界一流的抗负瞬态电压尖峰能力。每个晶体管都被埋入的二氧化硅隔开，从而避免了易造成闩锁的寄生双极晶体管。该技术还可降低电平转换功率损耗，从而最大限度降低器件开关的功耗。这一先进工艺可打造出具有技术强化优势的单片式高压及低压电路结构。 Activearea Substrate SiO2 ››低电阻集成自举二极管（BSD）拥有最低的反向恢复和正向损耗，可以提高效 ›英›飞一凌流的SO抗I负技瞬术态的电主压要能益力处，可：避免运行不稳定及闩锁，同时提高可靠性 率，加快开关速度，降低温度，以及提升可靠性 ›最低的电平转换损耗，有助于提高驱动IC效率，并实现灵活的封装设计 › ›集成输入滤波器可改进抗噪性能 ›每个电压设计等级具有160V、200提供运行裕量 在VS引脚的负瞬态电压（-VS）下的运行稳定性 V、600V、650V和1200V的耐受电压，可 Vs(V) 如今的高功率开关逆变器及驱动都携带很大的负载电流。VS引脚的电压摆动并不止于负直流母线的电平；相反，因为功率器件中的寄生电感及来自与PCB走线相连接的裸片的寄生电感，它会摆动到负直流母线的电平以下。 PW(ns) 002004008001000 060 -20 -40 -60 -80 -100 安全工作区 图-120 V4=：15V时，6ED2230S12T在VS负瞬态电压尖峰下的安全工作区（SOA） BS EiceDRIVER™SOI电平转换栅极驱动IC产品，拥有业界一流的运行稳定性。图4显示了VBS=15V和脉宽高达1000ns时6ED2230S12T的安全运行线。在绿色区域内，产品不会出现功能异常，亦不会对集成电路造