2ED020I12-F中文数据手册应用研究

[e-mail]@sohu.com112ED020I12-F应用研究22题纲题纲ICIC介绍介绍ICIC应用应用ICIC外部电路外部电路33ICIC介绍－简介介绍－简介2ED020I122ED020I12--FF是英飞凌是英飞凌EiceDRIVEREiceDRIVER系列的一款高低边互锁输系列的一款高低边互锁输出的出的IGBTIGBT／／MOSFETMOSFET高压高速驱动高压高速驱动ICIC。。高边驱动可一直接供电或通过二级管和电容组成的自举电路实高边驱动可一直接供电或通过二级管和电容组成的自举电路实现。现。所有逻辑输入支持所有逻辑输入支持3.3V3.3V和和5VTTL5VTTL电平。电平。配备专用关断输入端。配备专用关断输入端。具有高脉冲电流缓冲器。具有高脉冲电流缓冲器。两个驱动通道都可用于驱动两个驱动通道都可用于驱动1200Vn1200Vn沟道沟道IGBTIGBT或或MOSFETMOSFET。。提供一个通用运放和一个通用比较器可用于电流检测和过流保提供一个通用运放和一个通用比较器可用于电流检测和过流保护。护。44ICIC介绍－特性介绍－特性1200V1200V耐压耐压浮动的高边驱动浮动的高边驱动13V13V～～18V18V门极驱动范围门极驱动范围＋＋1A1A／－／－2A2A门极驱动电流门极驱动电流匹配的两通道传输延迟匹配的两通道传输延迟高高dV/dtdV/dt抗扰度抗扰度常规运放常规运放常规比较器常规比较器55ICIC介绍－特性介绍－特性双通道欠压封锁双通道欠压封锁3.3V3.3V和和5VTTL5VTTL电平输入电平输入带内部下拉的带内部下拉的CMOSCMOS施密特触发器输入施密特触发器输入带内部上拉的带内部上拉的CMOSCMOS施密特触发器关断施密特触发器关断互锁输入互锁输入带内部上拉的专用关断输入带内部上拉的专用关断输入66ICIC介绍－介绍－CLTCLT技术技术CLTCLT技术通过有效途径实现技术通过有效途径实现高压绝缘能力。它集成了包高压绝缘能力。它集成了包括光耦，电平转换，变压器括光耦，电平转换，变压器的所有优点，而且避免它们的所有优点，而且避免它们的所有缺点。的所有缺点。CLTCLT的原理是在硅片上设置的原理是在硅片上设置两个小金属卷。这两个小卷两个小金属卷。这两个小卷通过一定的封装形式达到通过一定的封装形式达到1200V1200V的绝缘标准。的绝缘标准。77ICIC介绍－引脚定义介绍－引脚定义InHInH高边输入高边输入InLInL低边输入低边输入／／SDSD输入端，关断两个通道输入端，关断两个通道／／CPOCPO比较器的漏极开路输出比较器的漏极开路输出CPCP--比较器负输入端比较器负输入端CP+CP+比较器正输入端比较器正输入端OPOOPO运放输出端运放输出端OPOP--运放负输入端运放负输入端OP+OP+运放正输入端运放正输入端GNDGND公共地公共地GNDLGNDL低边地低边地OutLOutL低边门极输出低边门极输出VSLVSL低边电源低边电源GNDHGNDH高边地高边地VSHVSH高边电源高边电源OutHOutH高边门极输出高边门极输出88ICIC介绍－逻辑框图介绍－逻辑框图99ICIC介绍－功能描述介绍－功能描述一、供电：两个供电一、供电：两个供电VSLVSL和和VSHVSH都由欠压保护模块都由欠压保护模块（（UVLOUVLO）监测，上升阈值电压为）监测，上升阈值电压为12V12V，跌落阈值电压，跌落阈值电压为为11V11V。。二、输入端：高有效的二、输入端：高有效的InHInH，，InLInL和低有效的和低有效的/SD/SD有施有施密特触发器特性，支持密特触发器特性，支持3.3V3.3V和和5VTTL5VTTL电平。电平。/SD/SD有效有效时（低），时（低），InHInH和和InLInL被封锁。此外，由于内部逻辑互被封锁。此外，由于内部逻辑互锁，锁，InHInH和和InLInL若同时为高，两个通道也会被封锁，都若同时为高，两个通道也会被封锁，都为低时才解除。为低时才解除。三、门极驱动：允许输出三、门极驱动：允许输出1A1A或输入或输入2A2A的峰值电流。具的峰值电流。具有内部下拉电阻。此外还具有低电位波动补偿功能，有内部下拉电阻。此外还具有低电位波动补偿功能，以防止以防止IGBTIGBT／／MOSFETMOSFET关断产生的低电位波动。关断产生的低电位波动。1010ICIC介绍－功能描述介绍－功能描述四、通用运放：可以进行低边四、通用运放：可以进行低边IGBTIGBT或或MOSFETMOSFET的电流检测。的电流检测。--0.1V0.1V到到2V2V输入电平，轨到轨输出输入电平，轨到轨输出电平。驱动能力为电平。驱动能力为+/+/--5mA5mA。需要通过外部电路。需要通过外部电路设置最小三倍的增益才能稳定工作。设置最小三倍的增益才能稳定工作。五、通用比较器：用于低边五、通用比较器：用于低边IGBTIGBT或或MOSFETMOSFET的的过流检测。出于安全考虑输入分别设置了上拉过流检测。出于安全考虑输入分别设置了上拉和下拉电阻。和下拉电阻。六、六、CLTCLT：：高边通过编码解码技术使高边通过编码解码技术使dV/dtdV/dt和和dH/dtdH/dt产生的产生的EMIEMI得到抑制。同时低边专用延时得到抑制。同时低边专用延时器可以产生最长器可以产生最长10ns10ns的延迟。的延迟。1111ICIC介绍－时序图介绍－时序图1212ICIC应用－通用设计规则应用－通用设计规则改进驱动电平的改进驱动电平的EMIEMI耐受性：耐受性：GNDGND与与GNDLGNDL之间具有之间具有一个低电压电平转换器以消除控制器和功率开关器件一个低电压电平转换器以消除控制器和功率开关器件的地电位波动。由于逆变器的使用会使的地电位波动。由于逆变器的使用会使PCBPCB走线中产走线中产生一些电压尖刺。这些尖刺同样存在于控制芯片和驱生一些电压尖刺。这些尖刺同样存在于控制芯片和驱动动ICIC之间的地线上。这些尖刺会激活互锁保护模块。之间的地线上。这些尖刺会激活互锁保护模块。因此驱动因此驱动ICIC的输入信号需要经过的输入信号需要经过RCRC滤波（见下页）。滤波（见下页）。这些这些RCRC的值取决于的值取决于PCBPCB走线、控制芯片和驱动走线、控制芯片和驱动ICIC的距的距离、地平面大小、开关频率等因素。离、地平面大小、开关频率等因素。RR推荐值为推荐值为50至330Ω，C推荐值为20至470pF。RC需尽量贴近IC，且到GND的距离尽量短。1313ICIC应用－通用设计规则应用－通用设计规则1414ICIC应用－通用设计规则应用－通用设计规则驱动驱动ICIC的地线需连至低边发射级或低边发射级的公共端。的地线需连至低边发射级或低边发射级的公共端。1515ICIC应用－应用－EMIEMI耐受性耐受性实验表明该实验表明该ICIC可耐受可耐受50kV/us50kV/us的的dV/dtdV/dt和和100A/m*ns100A/m*ns的的dH/dtdH/dt。。这是因为这是因为ICIC具有小于具有小于0.2pF0.2pF的耦合电容，很小的内部寄生电容的耦合电容，很小的内部寄生电容和电磁屏蔽架构。和电磁屏蔽架构。1616ICIC应用－单向驱动电平应用－单向驱动电平通常通常IGBTIGBT模块需要模块需要+/+/--15V15V电压驱动，而该电压驱动，而该ICIC只能输只能输出出00到到+15V+15V电压。因此需要特别关注如下相关参数：电压。因此需要特别关注如下相关参数：门极电阻：决定关断电阻的主要参数门极电阻：决定关断电阻的主要参数该参数该参数1/31/3源于米勒平坦区电平为源于米勒平坦区电平为88～～10V10V且关系式为且关系式为，，如下图曲线所见，在关断能量为如下图曲线所见，在关断能量为155mJ155mJ情况下，门极电阻情况下，门极电阻分别为分别为6262Ω和和180180Ω15/1515031RR)15(0VVVVMPMP1717ICIC应用－单向驱动电平应用－单向驱动电平开通损耗：驱动电压大于开通损耗：驱动电压大于0V0V才产生开通损耗。因此才产生开通损耗。因此无论－无论－15V15V还是还是0V0V驱动，驱动，开通损耗不变。开通损耗不变。开通时间和关断时间：如开通时间和关断时间：如图所示，图所示，00到到15V15V比－比－15V15V到到15V15V开通时间短关断时开通时间短关断时间长间长双向门极电压驱动的优点双向门极电压驱动的优点是抑制关断是抑制关断IGBTIGBT时的时的EMIEMI，，这是大功率应用需要关注这是大功率应用需要关注的。中小功率应用可以忽的。中小功率应用可以忽略不计。略不计。1818ICIC应用－案例应用－案例该该ICIC额定最大开关频率为额定最大开关频率为60KHz60KHz，不仅可驱动，不仅可驱动IGBTIGBT，，也可驱动也可驱动MOSFETMOSFET。可用于：。可用于：33相中小功率交流变频器和直流无刷电机驱动相中小功率交流变频器和直流无刷电机驱动HH桥或开关电源桥或开关电源1919外部电路－高边电源外部电路－高边电源比较经济的方案是使用自举电路。另一种方案是使比较经济的方案是使用自举电路。另一种方案是使用独立的开关电源。用独立的开关电源。自举电路的二极管需要能承受直流母线电压。因此自举电路的二极管需要能承受直流母线电压。因此800V800V系统选用耐压系统选用耐压1200V1200V的二级管。的二级管。自举电路电容需要能够提供大于自举电路电容需要能够提供大于UVLOUVLO的电压。计算的电压。计算公式如下：公式如下：CEFDDSLqGVVVfIIQC230QGQG：门极电荷：门极电荷IqIq：：驱动驱动ICIC静态电流静态电流ILIL：：电解电容漏电流电解电容漏电流FsFs：开关频率：开关频率VDDVDD电源电压电源电压VFVF自举二极管正向压降自举二极管正向压降VCEVCE：：低边低边IGBTIGBT集电极－射极压降集电极－射极压降2020外部电路－高边电源自举电路外部电路－高边电源自举电路2121外部电路－接地外部电路－接地低边驱动可以处理典型的低电平波动。然而低边驱动可以处理典型的低电平波动。然而GNDGND与与GNDLGNDL仍需要最短的连线以减小地平面仍需要最短的连线以减小地平面波动引起电压跌落。波动引起电压跌落。GNDGND连接有三种情况：连接有三种情况：无分流电阻则直接连接低边无分流电阻则直接连接低边IGBTIGBT射极射极有分流电阻时驱动有分流电阻时驱动ICIC的地需同时连接的地需同时连接IGBTIGBT射极和电射极和电源地。这种情况下，驱动源地。这种情况下，驱动ICIC和为控制器的地通过分和为控制器的地通过分流电阻隔开，可取保分流电阻不包含门极电流。流电阻隔开，可取保分流电阻不包含门极电流。还有一种情况，驱动还有一种情况，驱动ICIC和控制器为同一个地，这时和控制器为同一个地，这时分流电阻相当于集电极公共端，见右图分流电阻相当于集电极公共端，见右图2222外部电路－接地外部电路－接地2323外部电路－功率扩展外部电路－功率扩展某些中功率应用时某些中功率应用时+1A/+1A/--2A2A的驱动电流不够，可用如的驱动电流不够，可用如下电路：下电路：2424外部电路－短路过流检测外部电路－短路过流检测如下电路，注意每个半桥低边需安装分流电阻如下电路，注意每个半桥低边需安装分流电阻2525外部电路－过流短路检测外部电路－过流短路检测几个驱动几个驱动ICIC组成的组成的33相逆变器可用如下电路：注意指相逆变器可用如下电路：注意指定定R6C2R6C2和和R7C3R7C3的时间常数的时间常数2626外部电路－故障输入端外部电路－故障输入端故障输入端可以外接故障定时（复位）电路，如图所示，图中故障输入端可以外接故障定