高压驱动芯片分类及在电机控制和功率产品设计

有完善保护功能，且节省空间。

　　让我们看看高压驱动芯片是如何帮助电机控制和功率产品设计者节省空间、减少元件数量、提高可靠性、同时提供增强型保护功能的。
　　现代工业与应用产品的设计者们压力不断增加，在减小产品体积和减少元件的同时还要提高系统的整体性能和可靠性。同时价格和进入市场时间方面的需求意味着上述目标还必须在不花费过大成本或增加项目开发周期的前提下实现。目前，最新的高压芯片技术正帮助工程师们解决基于逆变器的电机调速驱动系统流程化设计问题，此类系统在工业应用中日益增多。此外，同样的综合技术也可以为通用变换电路、开关电源和UPS带来好处。
　　变速电机驱动为家用、工业、商业设备带来很多好处，比如空调，这些好处包括：高效率、高可靠、低振动、低电子干扰和低噪声。在设计中使用的IGBT和MOSFET功率级必须得到有效保护（比如短路，过流和接地错误的情况），使它们免于损坏。除了保护电路，这些错误状态必须被检测到才能实现保护功能。至今，必要的线性电流反馈电路和过流保护还需要使用体积大、费用高且装配困难的分立元件完成。为此IR公司推出了最新的高速高电压IGBT控制芯片，这些芯片使用了IR公司专有的高压IC技术，可提供完善的保护功能，为设计者节约多达50％的印制板空间。
　　产品设计中采用IR的HVIC技术来驱动MOSFET和IGBT是非常理想的，其中门驱动输出采用了欠压保护CMOS电路。这项技术通过集成低压驱动器和高压电平移位器在单个芯片内实现了高压侧门驱动器和低压侧门驱动器。通过使用这项技术，IR公司已经开发出了一系列门驱动和传感芯片，并带有丰富的保护电路，包括接地错误保护（只在高端系统中提供一次性的保护），除了这些先进的功能外，芯片还具有高噪声抑制的特点，元件数量是光耦和变压器式方案的30％，且只需要一半的电路板面积。

　　新系列由五个1200V、五个600V门驱动芯片和电流传感接口芯片组成，分别介绍如下：

　　用于工业品的1200V高压驱动芯片
　　IR22381是一个模拟的三相IGBT驱动器，有0.5祍的死区时间，速度是光耦驱动器的十倍多，芯片中还对长期工作时温漂对性能的影响进行了最小化设计。所有过流保护方式（包括接地错误、过冲和电源短路）都有集成的退饱和特性。在过流发生时，将启动软关断，随后关闭六路输出，每个输入有自定义关断功能。IR22381有可编程死区时间，输出级有单独的开通和关断管脚，提供两级开通输出，以实现理想的IGBT电压变化率。电压反馈提供精确的测量，自举电路省去了一路辅助电源。
　　IR2277和IR22771是高速、有单相电流传感接口的芯片，带有同步采样功能，可用于电机驱动产品。电流采样要通过外接分流电阻，经过精确的双斜坡系统将模拟量电压转换为时间间隔，再经过电平移位，可以提供适合DSP的数字PWM输出，此模数接口不需要附加额外的电路。最高采样速率为40K次/秒（适合20KHz的非对称PWM调制），在20KHz时最大延时小于7.5祍，噪声抑制双向电平移位电路可避免50V/ns以内的错误共模噪声。IR2277提供模拟量输出和PWM输出，IR22771提供PWM输出。
　　IR2214和IR22141可驱动功率开关产品中的单个半桥，也可以驱动三相交流380V电路，80℃时最大驱动电流为50A。与采用光耦的方案不同，IR2214和IR22141门驱动器在整个使用寿命中始终保持稳定，包括参数匹配，比如高低压通道的传导延时和插入的死区时间。高压端的低静态电流使经济的、节省空间的自举供电方式成为可能。在多相结构中使用时，IGBT退饱和的故障反馈会自动关断IGBT，两端的退饱和检测电路与内部偏置电阻都包含在IR2214中，同时，IR22141中还包含了一个退饱和二极管偏置。IR2214和IR22141可以通过一个专门的管脚连接起来，保护驱动系统免于相间短路。输入输出管脚为3.3V、CMOS电路，兼容简单的微处理器接口。将功率地与信号地管脚分开使发射极分流结构成为可能，简化了低端IGBT电流传感部分。两种芯片的封装都是SSOP-24。
　　用于仪器设备中的600V高压驱动芯片
　　对于电机驱动和通用逆变电路，1200V的高压驱动芯片也有600V的版本，IR21381是模拟三相驱动器，类似于IR22381。IR2177和IR21771是IR2277和IR22771的600V版本，周边的器件还有IR2114和IR21141是IR2214和IR22141的600V版本。