隨著新能源汽車和工業(yè)控制對驅動芯片的需求越來越旺盛、要求越來越復雜，開發(fā)者在芯片設計時，需要考慮更多元化的場景和更細節(jié)的技術要點。從“三相逆變功率驅動”、“車載充電器電子鎖”、“PLC數(shù)字輸出”三大典型應用場景出發(fā)，結合納芯微最新推出的智能驅動芯片，了解如何在系統(tǒng)開發(fā)時選擇適合的芯片，來提升系統(tǒng)的整體性能。

驅動芯片的選擇

方案概述

面向功率器件、電機和繼電器等，納芯微提供“柵極驅動”和“電機驅動”兩大類型的驅動芯片。

01柵極驅動芯片

納芯微的柵極驅動主要用于控制外部IGBT、Mos管、第三代半導體SiC等方面的應用。以“是否在芯片內部集成了隔離帶”為區(qū)分，納芯微的柵極驅動又分為柵極非隔離驅動和柵極隔離驅動芯片。

1)柵極非隔離驅動

納芯微的NSD1025x面向通信電源、微逆光伏應用，支持正負5安培的驅動電流，提供不同封裝，常見于雙低邊的控制，可提供電壓型變壓器的驅動方式。

納芯微NSD1624可以支持600V耐壓，以公司獨有的“使用基本隔離方式實現(xiàn)上管隔離”來實現(xiàn)高壓，最高可支持1200V。與市面上其它采用高壓工藝實現(xiàn)600V或1200V半橋驅動的驅動方案相比，納芯微在芯片內部使用隔離工藝的方式，具備更強的抗干擾能力。

2)柵極隔離驅動

在通訊電源、車載市場表現(xiàn)優(yōu)異的納芯微NSi6602雙通道半橋驅動，可實現(xiàn)半橋控制，并可提供一個隔離帶，特別適用于SiC和Mos管的CLLC-DCDC架構。

單路隔離驅動方面，納芯微提供兩款產(chǎn)品，分別為電壓型和電流型輸入。電壓型輸入NSi6601主要靠CMOS邏輯進行輸出，驅動控制，集成米勒鉗位功能，可用于SiC驅動;電流型輸入NSi6801系列產(chǎn)品主要面向光耦型輸入替代，芯片內部實現(xiàn)模擬光耦型電流型輸入，客戶在進行光耦型產(chǎn)品替代時，無需更改PCB板就可以輕松實現(xiàn)替換。

2022年以來，納芯微也推出了更多隔離驅動方面的新產(chǎn)品，從以往4-5安培的驅動電流升級到正負10安培的智能型隔離驅動NSi6611、NSi6651等產(chǎn)品，在芯片內部集成了完整的退保和保護，以及彌勒鉗位，過流保護等功能。

針對電流型隔離驅動，納芯微推出了最新的NSi68515系列智能型隔離驅動，輸入模式為電流型，可兼容市面上很多通用光耦智能型驅動方案，并在芯片內部集成了彌勒鉗位、退保和保護、以及UVLO保護等功能。

02電機驅動芯片

納芯微使用BCD工藝把Mos管集成在芯片內部，可幫助客戶節(jié)省PCB板尺寸，并為客戶實現(xiàn)整體解決方案。

針對OBC電子鎖應用，納芯微開發(fā)了直流有刷電機驅動NSD731x，主要用于充電槍。面向PLC市場，納芯微的NSD5604多通道低邊驅動可以用于驅動繼電器，提供不同的阻性和感性負載。

驅動芯片的選擇

方案概述

01三相逆變功率驅動方案

一個典型的車載逆變器三相永磁同步電機應用方案通常包含接口、MCU/DSP控制、反激電源、電流環(huán)控制、溫度、電壓等檢測，其中，很重要的一點是：驅動IGBT或SiC功率管時，需要使用智能型隔離驅動產(chǎn)品。如果驅動對象是SiC，則驅動頻率會需要達到20-30K;此外，SiC對過流、鉗位、導通保護等要求會更高。

針對以上要求，納芯微推出不同封裝的電壓型智能隔離驅動產(chǎn)品系列NSi6611和NSi6651，可支持AEC-Q100 車規(guī)Grade 1認證的溫度范圍。該系列使用了納芯微特色的雙電容隔離技術，隔離耐壓等級能做到5.7kV平均RMS電壓;更高的驅動電壓可以更好地匹配SiC的使用場景。同時，該產(chǎn)品系列支持10安培軌對軌的輸出，可匹配各種各樣的Mos管、IGBT或SiC管，并可支持驅動頻率升級到20-30K;80納秒的傳輸延遲可以保證在各種電驅甚至電源應用在高頻化使用場景下更好地實現(xiàn)死驅，并使得驅動性能與軟件更好地匹配。

02車載充電器電子鎖

根據(jù)我國國家標準要求，所有3.3kW以上的OBC都需要配套電子鎖功能。這意味著6.6kW及以上的OBC都需要配套電子鎖，以保證OBC插電時的穩(wěn)定。納芯微開發(fā)了一顆馬達驅動產(chǎn)品，OBC插電時提供電子鎖功能。目前市場上峰值電流為3.5安培，平均電流在1.5安培以下。

納芯微針對性地推出了NSD7312-Q1車規(guī)芯片，以滿足車載系統(tǒng)相關的電壓、電流、RDS(ON)要求。同時，該產(chǎn)品還具備電流調制功能，使用占空比調制方式把電流控制在恒定電流值，并提供供電保護、欠壓保護和熱保護。測試人員使用該產(chǎn)品在36V電壓場景進行短路測試，芯片沒有絲毫損壞。

03PLC數(shù)字輸出

典型的PLC使用場景在說明書里常常會標定，如果使用低邊的方式，芯片內部需要包含光耦數(shù)據(jù)傳輸功能，該功能可以用繼電器獨立Mos的方式、或者集成功率級Mos的等方式來驅動外圍負載。負載供電有時候會從外部接入，輸入電壓標稱24V，最高30V。這意味著，若希望實現(xiàn)PLC數(shù)字量輸出全部功能集成的方案，就需要一顆帶鉗位保護的低邊驅動芯片，并且最好能支持并行IO口或者SPI串口輸入， IO輸入常見于高速方案, SPI常見于低速方案。

納芯微針對工業(yè)PLC和運動控制開發(fā)了這么一顆低邊驅動產(chǎn)品NSD5604, 具有四通道低邊，并集成了快速關斷的鉗位功能，以及熱保護和限流保護，并符合典型PLC的參數(shù)要求。

- 單通道獨立限流保護，保證對地短路可恢復

- 限流值可配并提供快速衰減，支持容性與感性負載

審核編輯：湯梓紅