干货分享!青铜剑高集成度、高性价比新型车用门极驱动

一、引言

电机控制器作为电动汽车的核心部件之一，是衡量电动汽车技术研发能力的重要指标，关系到未来中国新能源汽车技术的发展。电动汽车电机控制器集成了主控模块、IGBT模块、IGBT门极驱动器以及冷却系统。其中IGBT门极驱动器作为弱电控制强电的核心器件，对IGBT模块的控制及保护具有十分重要的意义。

二、车用IGBT门极驱动的需求

车用领域应用环境对整车和器件性能要求非常高，其中整车寿命需达到15年，其控制器及部件寿命要求大于8000小时，同时需确保在高温、振动、灰尘等各种环境下都能正常工作，这就对汽车级应用的产品提出了非常高的要求，集中表现在：

高性能：选用器件必须具有高可靠性，高安全性，以及有宽范围的环境适应性（温度、湿度、振动等等）；

长寿命：要求产品具有极低的不良率（PPM级别）和长达15年的寿命；

高性价比：在大批量交付的时候不仅需要保证产品稳定，更需要有成本优势。

综上所述，一款好的IGBT门极驱动器必须具有高性能、高可靠性、低成本，以及小型化和使用便捷等特点。采用ASIC芯片技术可以满足以上要求：一方面集成化的产品可以减少元件数量，显著减小产品尺寸，在大批量情况下可以降低成本；另一方面针对特性的需求可提供完整的高性能解决办法，同时取得更好的EMC性能。目前市场上车用IGBT门极驱动器基本都是采用集成化的方案，分为光耦隔离和数字式隔离两种方式。

三、满足车用要求的门极驱动技术

2013年青铜剑科技推出了国内首款IGBT驱动专用的芯片组，目前采用此款芯片组的方案已经广泛应用于光伏、风电、智能电网、节能环保、轨道交通、电动汽车等领域。2017年青铜剑科技推广基于FluxLink™信号隔离技术的门极驱动器产品。该产品是目前市面上综合性能最优异的驱动芯片之一，具有以下优点：

1、 FluxLink™ 隔离技术拥有最小0.46mm隔离间距，此距离保证了优秀的隔离强度。9.5mm爬电距离和CTI 600 确保能稳定工作在950 V的直流母线电压下，承诺加强绝缘；

2、 提供单极性电源可产生正负摆幅门极驱动，芯片内置+15 V稳压功能，副边不需要额外的稳压电路进行稳压以达到负电压关断；

3、最大具有8A驱动峰值电流输出，为目前市场上门极电流最大的驱动芯片，在驱动车用IGBT模块时不需要额外的推挽电路；

4、电阻串短路检测，精确检测且不易受干扰；

5、独立开通关断输出管脚（GH and GL pin） ，无需外加二极管即可分别设置Rgon和Rgoff阻值；

6、可靠的高级软关断技术ASSD，此技术无需验证即可使用，而且不需要额外的软关断电阻。例如：一旦该功能在100 A 模块正常工作即说明在300 A 模块上也能工作（相同封装）；

7、原副边电源欠压保护功能（UVLO），提供更全面的保护；

8、芯片工作环境温度范围-40°C 至125°C，轻松达到汽车级应用温度要求。

图一：典型的单通道驱动应用电路

四、高集成、高性价比车用门极驱动方案举例

6AP0215T08-HPD是青铜剑科技基于FluxLink™技术驱动芯片，针对HybridPACK™ Drive模块设计的一款紧凑型六通道即插即用驱动器。此驱动每通道最高可输出2W功率，除上文描述的优异保护和驱动功能外，还集成了温度采样以及母线电压采样功能（1%精度）。核心器件温升在20K以内，无源器件（电阻，电容电感）温升30K以内。

图二：6AP0215T08-HPD产品图片

图三：开通波形

图四：关断波形

图五：短路保护波形

五、总 结

通过采用高集成度、高性能的驱动芯片，驱动器不仅在即插即用板子上可靠地实现对IGBT模块的驱动和保护，同时也具备了一系列的采样功能。在满足性能的同时显著减少外围器件数量，降低驱动板自身功耗，确保驱动板上的器件温升满足要求，同时可进一步提升产品的可靠性，延长产品寿命。