6EDL04家族——高性能三相栅极驱动器的卓越之选

在电子工程领域，栅极驱动器对于控制功率设备起着至关重要的作用。今天，我们就来深入探讨英飞凌（Infineon）的6EDL04家族栅极驱动器，看看它有哪些独特之处，以及如何在实际设计中发挥作用。

文件下载：Infineon Technologies 6EDL04x065xT系列.pdf

产品概述

6EDL04家族属于第二代产品，是用于控制三相系统中MOS晶体管或IGBT等功率器件的全桥驱动器，最大阻断电压可达+650V。该家族基于SOI（硅绝缘体）技术，在瞬态电压方面具有出色的耐用性，且不会出现寄生晶闸管结构，因此在任何温度和电压条件下都不会发生寄生锁定现象。

产品特性

1. 电气性能优越：最大阻断电压为+650V，输出源/灌电流为+0.165A / -0.375A。导通/关断时间方面，6EDL04|xT为530ns / 490ns，6EDL04NxT为530ns / 530ns，上升/下降时间（典型值，$C_{L}=1nF$）为60ns / 26ns。
2. 集成功能丰富：集成了超快速、低$R_{DS(ON)}$的自举二极管，为高端电源提供支持。同时具备过流和欠压检测功能，可有效保护电路。
3. 抗干扰能力强：基于SOI技术，桥输出对高达 -50V的负瞬态电压不敏感，增强了系统的稳定性。
4. 控制灵活：所有六个驱动器都有独立的控制电路，并且可以通过外部编程设置过流检测后的故障清除延迟。
5. 输入兼容性好：CMOS和LSTTL兼容输入（负逻辑），可与多种控制器配合使用。
6. 安全设计：每个相位都有信号互锁功能，防止交叉导通，还提供了典型310ns的最小死区时间插入，减少外部功率开关的交叉导通。

潜在应用领域

6EDL04家族适用于多种应用场景，包括家用电器、制冷压缩机、空调风扇和泵等；电机驱动和通用逆变器；电动工具和轻型电动汽车等。

产品验证

该产品通过了JEDEC47/20/22的相关测试，符合工业应用标准，具有较高的可靠性和稳定性。

产品成员及订购信息

6EDL04家族第二代产品包括以下成员：

销售名称	控制输入HIN和LIN	目标晶体管	典型UVLO阈值	自举二极管	封装	可订购部件编号
6EDL041065NT	负逻辑	IGBT	11.7V/9.8V	是	DSO - 28	6EDL04I065NTXUMA1
6EDL041065PT	正逻辑	IGBT	11.7V/9.8V	是	DSO - 28	6EDL041065PTXUMA1
6EDL04N065PT	正逻辑	MOSFET	9V/8.1V	是	DSO - 28	6EDL04N065PTXUMA1

引脚定义及功能描述

引脚定义

引脚编号	名称	功能
1	VCC	低端电源
2,3,4	HIN1,2,3	高端逻辑输入（根据表1为正或负逻辑）
5,6,7	LIN1,2,3	低端逻辑输入（根据表1为正或负逻辑）
8	/FAULT	指示过流和欠压（负逻辑，开漏输出）
9	ITRIP	过流关断的模拟输入，激活FAULT和RCIN到VSS
10	EN	启用I/O功能（正逻辑）
11	RCIN	外部R网络，用于定义FAULT信号后的故障清除延迟
12	VSS	逻辑地
13	COM	低端栅极驱动器参考
28,24,20	VB1,2,3	高端正电源
27,23,19	HO1,2,3	高端栅极驱动器输出
26,22,18	VS1,2,3	高端负电源
16,15,14	LO1,2,3	低端栅极驱动器输出

功能描述

1. 高低侧控制引脚（Pin 2, 3, 4, 5, 6, 7）：输入具有施密特触发器阈值，可确保与LSTTL和CMOS兼容，低至3.3V的控制器输出。输入施密特触发器和噪声滤波器能有效抑制短输入脉冲的噪声。同时，该系列产品还具备直通防止功能，避免同一桥臂的两个通道同时导通，并且提供了典型310ns的最小死区时间插入。为了保证驱动器正常工作，建议输入脉冲宽度不低于1µs。
2. EN（栅极驱动器使能，Pin 10）：该引脚信号直接控制输出级。当EN为低逻辑电平时，所有输出设置为低。引脚内部有一个75k的下拉电阻，在PCB连接断路时可保持栅极输出关闭。施密特触发器的开关电平为$V{EN,TH +}=2.1V$和$V{EN,TH -}=1.3V$，典型传播延迟时间为$t_{EN}=780ns$。
3. /FAULT（故障反馈，Pin 8）：这是一个低电平有效、开漏输出的引脚，用于指示栅极驱动器的状态。当出现VCC电源欠压或过流检测（ITRIP）时，引脚变为低电平。欠压故障在电源电压恢复正常范围后解除，过流故障则在电流跳闸条件结束且RCIN输入释放后解除。
4. ITRIP和RCIN（过流检测功能，Pin 9, 11）：通过将ITRIP输入与电机电流反馈相连，实现过流检测功能。ITRIP比较器阈值（典型值0.44V）参考VSS地，输入噪声滤波器（典型值$t{ITRIPMIN}=230ns$）可防止误检测。过流检测会使栅极驱动器的所有输出硬关断，并在/FAULT引脚提供锁存的故障反馈。RCIN引脚用于确定故障条件的复位时间，当ITRIP阈值超过时，连接到RCIN的外部电容会完全放电，过流条件结束后，电容由RCIN电流发生器重新充电，当RCIN电压超过典型值$V{RCIN,TH}=5.2V$时，故障条件解除，驱动器恢复正常工作。
5. VCC, VSS和COM（低端电源，Pin 1, 12, 13）：VCC为低端电源，为输入逻辑和低端输出功率级提供电源。输入逻辑和欠压检测电路参考VSS地，输出功率级参考COM地。COM地相对于VSS地可浮动，最大工作范围为+/-5.7V，背靠背齐纳结构可保护接地免受噪声尖峰影响。当VCC电源电压低于$V_{ccuv}=9.8V$（或8.1V，根据型号）时，IC会关闭所有栅极驱动器的功率输出，防止外部功率开关在导通状态下出现过低的栅极电压，从而避免过度功耗。
6. VB1, 2, 3和VS1, 2, 3（高端电源，Pin 17, 19, 20, 22, 23, 25）：VB到VS为高端电源电压，高端电路可随外部高端功率器件的发射极/源极电压相对于VSS浮动。由于功耗较低，浮动驱动器级可通过连接到VCC的自举拓扑供电。
7. LO1,2,3和HO1,2,3（高低侧输出，Pin 14, 15, 16, 18, 21, 24）：高低侧功率输出专为脉冲操作设计，如IGBT和MOSFET器件的栅极驱动。低端输出（LO1,2,3）由相应输入触发状态，高端输出（HO1,2,3）由相应输入触发边沿。在VBS电源欠压后，需要新的开启信号（边沿）来激活相应的高端输出；在VCC电源欠压后，低端输出切换到其相应输入的状态。

电气参数

绝对最大额定值

所有电压均为相对于$V{ss}$电位的绝对电压（除非另有说明），所有参数在$T{a}=25^{circ}C$时有效。绝对最大额定值规定了器件正常工作的极限条件，例如高压侧偏移电压、电源电压、输入输出电压等，使用时需严格遵守，以免损坏器件。

所需操作条件

同样，所有电压参考$V{ss}$电位，参数在$T{a}=25^{circ}C$下确定。该部分规定了器件正常工作所需的条件，如高低侧电源电压的范围等。

工作范围

明确了器件在不同参数下的工作范围，包括高低侧浮动电源偏移电压、输出电压、电源电压、接地电压、逻辑输入电压、FAULT输出电压、RCIN输入电压、脉冲宽度和环境温度等。这些参数是确保器件稳定工作的关键，在设计电路时需要根据实际情况进行合理设置。

静态逻辑功能表

该表展示了在不同电源电压、RCIN、ITRIP、ENABLE等输入条件下，FAULT和输出引脚（LO1,2,3、HO1,2,3）的状态，帮助工程师理解器件的逻辑行为。

静态参数

规定了器件在静态工作条件下的各项参数，如高低电平输入电压、阈值电压、输入滞回、输入钳位电压、输出电压、电源欠压阈值、泄漏电流、静态电流等。这些参数对于评估器件的性能和稳定性非常重要。

动态参数

描述了器件在动态工作过程中的各项时间参数，如导通/关断传播延迟、上升/下降时间、关断传播延迟、输入滤波时间、故障清除时间、死区时间、匹配延迟、输出脉冲宽度匹配等。这些参数影响着器件的开关性能和响应速度，在设计高速开关电路时需要重点考虑。

定时图

文档提供了多个定时图，包括短脉冲抑制、内部死区时间、使能延迟时间、输入到输出传播延迟时间和开关时间等的定时图。这些定时图直观地展示了器件在不同信号作用下的时间关系，有助于工程师进行电路设计和调试。

相关产品及其他信息

相关产品

英飞凌还提供了一些相关产品，如2EDL05106、2EDL05N06等栅极驱动器IC，IKD06N60RC2、IPN60R1KOPFD7S等功率开关，以及IRMCK099、IMC101T等iMOTIONTM控制器。这些产品可以与6EDL04家族配合使用，满足不同的应用需求。

封装信息

6EDL04家族采用PG - DSO - 28封装，文档详细给出了封装的尺寸信息，包括毫米和英寸的尺寸范围，为PCB设计提供了准确的参考。

附加文档和资源

英飞凌官网（www.infineon.com）提供了与HVIC使用相关的多个技术文档，包括应用笔记和设计提示等。此外，英飞凌论坛（www.infineonforums.com）的栅极驱动器论坛为用户提供了技术指导、常见问题解答和在线培训材料等资源，方便工程师获取更多的技术支持。

修订历史

文档记录了版本2.0于2024 - 04 - 17发布，为最终数据手册。

总结

6EDL04家族栅极驱动器凭借其优越的电气性能、丰富的集成功能、良好的抗干扰能力和灵活的控制方式，在三相系统的功率器件控制方面具有显著优势。无论是在工业应用还是消费电子领域，都能为工程师提供可靠的解决方案。在实际设计中，工程师需要根据具体的应用需求，合理选择产品型号，严格遵守电气参数的要求，并参考相关的定时图和文档资源，以确保设计的电路稳定、高效地工作。

你在使用6EDL04家族栅极驱动器的过程中遇到过哪些问题？或者你对它的哪些特性最感兴趣？欢迎在评论区分享你的经验和想法。