深入解析NCx57090y, NCx57091y：高性能IGBT/MOSFET门驱动器

在电力电子领域，IGBT和MOSFET作为关键的功率开关器件，其驱动电路的性能对整个系统的效率和可靠性起着至关重要的作用。今天，我们就来详细探讨一下安森美（onsemi）推出的NCx57090y, NCx57091y系列高电流单通道IGBT/MOSFET门驱动器。

文件下载：onsemi NCx57091 IGBT，MOSFET栅极驱动器.pdf

产品概述

NCx57090y, NCx57091y（x = D or V, y = A, B, C, D, E or F）具备5 kVrms内部电流隔离，专为高功率应用中的高系统效率和可靠性而设计。该系列驱动器接受互补输入，并根据引脚配置提供多种选项，如有源米勒钳位（版本A/D/F）、负电源（版本B）以及单独的高低（OUTH和OUTL）驱动器输出（版本C/E），方便系统设计。它能适应3.3 V至20 V的宽范围输入偏置电压和信号电平，采用宽体SOIC - 8封装。

框图

产品特性亮点

强大的输出能力

具有高峰值输出电流（+6.5 A/ - 6.5 A），低钳位电压降，无需负电源即可防止寄生栅极导通（版本A/D/F），能有效应对高功率需求。

精准的信号处理

短传播延迟且匹配精确，在短路时能对IGBT/MOSFET栅极进行有效钳位和主动下拉，确保信号处理的准确性和稳定性。

灵活的偏置设计

紧密的欠压锁定（UVLO）阈值提供偏置灵活性，宽偏置电压范围包括负VEE2（版本B），支持3.3 V、5 V和15 V逻辑输入。

高抗干扰能力

具备高瞬态抗扰度和高电磁抗扰度，能在复杂的电磁环境中稳定工作。

环保与可靠性

采用无铅、无卤素/BFR且符合RoHS标准的设计，NCV前缀适用于汽车和其他需要独特现场和控制变更要求的应用，通过AEC - Q100认证并具备PPAP能力。

引脚连接与功能描述

引脚连接

详细的引脚连接信息可在数据手册第2页查看，不同版本的引脚功能有所差异，以适应不同的应用需求。

功能描述

• 电源引脚：VDD1和VDD2分别为输入侧和输出侧电源，需要连接高质量的旁路电容到相应的地引脚，以确保最佳性能。欠压锁定（UVLO）电路确保在电源电压高于特定阈值时设备正常工作。
• 输入引脚：IN +和IN -分别为非反相和反相门驱动器输入，内部有钳位和等效电阻，确保在无输入信号时输出为低电平，且需要最小的正或负脉冲宽度才能使输出响应。
• 输出引脚：OUT、OUTH和OUTL为驱动器输出，为IGBT/MOSFET栅极提供合适的驱动电压和源/灌电流。CLAMP引脚用于在关断期间对IGBT/MOSFET栅极进行钳位保护。

电气特性分析

电源相关特性

在不同的电源电压和输入状态下，驱动器的静态电流表现稳定，如IDD1 - 0 - 3.3、IDD1 - 0 - 5和IDD1 - 0 - 15在输入为低电平时均约为2 mA。

逻辑输入与输出特性

输入电压的高低电平阈值明确，低电平输入电压（VIL）为0 - 0.3 × VDD1，高电平输入电压（VIH）为0.7 × VDD1 - VDD1，且输入电流在不同电压下相对稳定。

驱动器输出特性

输出低态和高态的电压降在不同的灌电流和源电流条件下有明确的范围，如VoUTL1在灌电流为200 mA时典型值为0.15 V，最大值为0.3 V。

米勒钳位与短路钳位特性

在NCD57090A版本中，钳位电压（VCLAMP）和钳位激活阈值（VCLAMP - THR）有特定的取值范围，能有效防止IGBT/MOSFET的误触发。在IGBT短路钳位时，不同的钳位电压（VCLAMP - OUTH、VCLAMP - OUTL和VCLAMP - CLAMP）能在特定电流和脉冲测试条件下保持稳定。

动态特性

传播延迟、上升时间和下降时间等动态参数在不同的输入电压和负载条件下有明确的指标，如传播延迟在不同VDD1电压下典型值为60 ns，上升时间和下降时间在负载电容为1 nF时约为13 ns。

典型应用与使用注意事项

典型应用

该系列驱动器适用于多种应用场景，如电机控制、不间断电源（UPS）、汽车应用、工业电源和太阳能逆变器等。

使用注意事项

• 欠压锁定（UVLO）：UVLO确保连接到驱动器输出的IGBT/MOSFET正确开关。当电源VDD1或VDD2低于特定阈值时，IGBT/MOSFET关断且输出禁用。在高负载栅极电容超过10 nF时，需遵循去耦电容布线指南，电容值至少为10 μF，并使用最小阻值为2 Ω的栅极电阻，以避免高di/dt对内部电路（如UVLO2）的干扰。
• 有源米勒钳位保护（CLAMP）：NCx5709yB支持双极电源，通过负电压防止IGBT/MOSFET因米勒效应而意外导通。版本A/D/F支持单极电源，通过有源米勒钳位功能防止不必要的导通，CLAMP输出应直接连接到IGBT/MOSFET栅极。
• 电源供应：驱动器变体A/C/D/E和F支持单极电源，变体B支持双极电源。需要合适的外部电源电容来可靠驱动IGBT/MOSFET栅极，电容应尽可能靠近驱动器的电源引脚。

总结

NCx57090y, NCx57091y系列IGBT/MOSFET门驱动器凭借其丰富的功能、卓越的性能和高可靠性，为高功率应用提供了理想的解决方案。在实际设计中，工程师应根据具体应用需求选择合适的版本，并严格遵循使用注意事项，以充分发挥该系列驱动器的优势。大家在使用过程中遇到过哪些问题或者有什么独特的应用经验呢？欢迎在评论区分享交流。