車用柵極驅(qū)動器涵蓋所有應(yīng)用 助力汽車系統(tǒng)設(shè)計(jì)

內(nèi)燃機(jī)(ICE)、混合動力汽車以及電動汽車?yán)^續(xù)推動新型功率半導(dǎo)體支持技術(shù)的發(fā)展。低壓和高壓應(yīng)用中的功率器件需要以逐漸增加的頻率運(yùn)行、具有更強(qiáng)的抗干擾能力和更高的效率。擴(kuò)展MOSFET和IGBT器件在負(fù)載管理、功率逆變器、柴油/汽油噴油器、發(fā)動機(jī)閥和電機(jī)驅(qū)動器方面的用途，使得車用柵極驅(qū)動器的需求日益增長。

HEV/EV汽車的電氣結(jié)構(gòu)在所有原始設(shè)備制造商中逐漸協(xié)調(diào)。常見構(gòu)建模塊反過來推動半導(dǎo)體制造商開發(fā)符合汽車標(biāo)準(zhǔn)(AECQ100和Q101)的新一代元件。穩(wěn)健的高電流、高電壓MOSFET、IGBT、高電壓整流器和支持控制IC都不再罕見。飛兆半導(dǎo)體的AECQ100柵極驅(qū)動器系列包括所有高電流低端、高電壓IC(HVIC)、高端和HVIC半橋(高和低)端柵極驅(qū)動器以適應(yīng)廣泛應(yīng)用。

飛兆半導(dǎo)體汽車柵極驅(qū)動器產(chǎn)品組合的最新成員將HVIC產(chǎn)品線擴(kuò)展到逆變器和電機(jī)驅(qū)動應(yīng)用所需的高峰值電流范圍。FAN7171_F085高邊和FAN7190_F085高邊和低邊柵極驅(qū)動器IC都是使用高達(dá)+600V電壓進(jìn)行操作的單片器件車用系統(tǒng)中需要各類柵極驅(qū)動器的常用拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)現(xiàn)在正在研發(fā)。

高電流低邊柵極驅(qū)動器

從壓電式噴油器到低功率轉(zhuǎn)換器的接地源電路中，低邊柵極驅(qū)動器常用于驅(qū)動MOSFET單柵極驅(qū)動器和雙柵極驅(qū)動器均采用業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)引腳，可選擇輸入邏輯電平(CMOS或TTL)，使能或禁用電路，以及雙邏輯輸入。飛兆半導(dǎo)體車用低端柵極驅(qū)動器的輸出階段利用Miller Drive TM架構(gòu)，該架構(gòu)包括一個與MOSFET并聯(lián)的雙極型器件。(圖1)該雙極型器件旨在提供高峰值電流，用于在開啟或關(guān)斷周期內(nèi)加速通過米勒效應(yīng)平臺區(qū)域的轉(zhuǎn)換。并聯(lián)MOSFET提供最低電壓降。

圖1高電流低邊柵極驅(qū)動器的MillerDriveTM架構(gòu)輸出級

常見用途包括升壓轉(zhuǎn)換器中的前端MOSFET，為接地源配置中的器件和MOSFET充電的PFC前端的MOSFET和IGBT。

雙通道2A和雙通道4A低邊器件在50W到500W的AC功率轉(zhuǎn)換器的第一階段很常用，使用頻率范圍從50kHz到50kHz的標(biāo)準(zhǔn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)?？芍苯釉?2V電池電源中工作的最常見拓?fù)涫峭仆旖Y(jié)構(gòu)。輸出電壓通常在170Vdc到280Vdc之間。額定功率為200w或更高升壓轉(zhuǎn)換器的另一項(xiàng)應(yīng)用是用作HEV/EV高壓電軌應(yīng)急電源，僅用12V的電源就能夠有效“啟動”故障車輛。

圖2推挽前端與同步整流器輸出

低功率轉(zhuǎn)換器通常使用簡單整流器進(jìn)行輸出。然而，高壓整流器可用同步整流代替，實(shí)現(xiàn)更高輸出功率和更高效率，如圖2所示，使用諸如FAN3227_F085等雙通道低邊高電流柵極驅(qū)動器驅(qū)動MOSFET。

HVIC半橋和高邊驅(qū)動器

使用小于1A的峰值輸出電流的車用HVIC驅(qū)動器將會逐漸增多。這些驅(qū)動器可用于高達(dá)600V的高壓負(fù)載。從低壓電池以12V或24V運(yùn)行低壓負(fù)載也是很經(jīng)濟(jì)的。帶有適當(dāng)柵極電阻網(wǎng)絡(luò)的較低輸出電流可提供更低的PWM電磁輻射，從幾百赫茲到幾十千赫茲。

使用HVIC時，即使在較低電壓(12V或24V)情況下，使用高邊驅(qū)動器，半橋、全橋和多相橋來驅(qū)動負(fù)載仍具有實(shí)用價值和經(jīng)濟(jì)意義。除了HEV/EV外，如電動助力轉(zhuǎn)向中，這一拓?fù)涞玫匠浞煮w現(xiàn)。圖3顯示了一個用于單端負(fù)載PWM的通用半橋配置，可進(jìn)行有效再循環(huán)。此半橋拓?fù)淇捎糜诮拥刎?fù)載或連接電池的負(fù)載，以及其它各種電源電壓。全橋或多相配置可用于往復(fù)雨刷、可逆流動循環(huán)泵和雙向冷卻風(fēng)扇。

圖3 HVIC半橋