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HVIC栅极驱动器应用手册(一)
更新时间:2019-11-06 14:07:45   点击次数:52730次
600V HVIC驱动IC SLM2304S , IR2304S的代替品

      SLM2304S用于驱动最高600V的N沟道MOSFET或IGBT, 代替IR2304S 成本低,货期保证,避免缺货,涨价等不稳定因素。 广泛应用于BLDC,大功率DC-DC电源,冰箱/空调/洗碗机/洗衣机等电机驱动,步进驱动器,逆变器等领域。

   SLM2304S特性:

*  V offset   =   600V max

*  I0+/-    =   130mA/270mA

*  V out   =   10V-20V

*  ton/off (typ.)    =  160ns/150ns

*  Delay Matching (typ.)  =  60ns 

关于SLM2304S的UVLO

       SLM2304S集成了高低边欠压保护功能(UVLO),特别是高边欠压保护功能可以有效防止上电启动过程中高边误输出,避免出现上电时炸机现象。当VCC/VBS电压下降至VCCUV-/VBSUV-阈值以下时关闭输出,VCC/VBS电压上升至VCCUV+/VBSUV+阈值以上时才打开输出。0.7V迟滞电压以防止VCC/VBS电压抖动而误触发欠压保护。

       关于互锁功能:

       SLM2304S有两路输入,HIN和LIN,分别控制高边输出HO以及低边输出LO。HIN和HO同相位,LIN和LO同相位。为防止输入控制出错,例如输入同为高,输出也同为高,从而导致MOS/IGBT共通的情况,SLM2304S采用了互锁设计,即当两路输入均为高时,输出均为低,确保输出端的安全。当然,如果客户的应用就是需要输出HO和LO同为高的情况,数明推荐去掉了互锁功能的SLM2106B来满足这类特殊的应用。(如下图1

  

                                        (图1. SLM2304S输入与输出)

   关于典型应用电路:(如图2所示)

                                           (图2.SLM2304S典型运用图)


     关于VS脚产生负压的原因:

      自举式电源是一种应用广泛,给高边栅极驱动电路供电的方法,用来驱动高边N沟通的MOS或者IGBT。自举式电源技术具有结构简单,成本低的优点,但也存在缺点,其一是占空比无法做到100%,受到自举电容刷新电荷所需时间,VBS欠压保护阈值的限制,其二是会导致开关器件的源极看到负压,可能导致HVIC的输出错误。
       自举式驱动电路最大的难点在于:当开关器件关断时,其源极 的负电压会使负载电流突然流过续流二极管,如图 3所示。 该负电压会给栅极驱动电路的输出端造成麻烦,因为它直接影响驱动电路或 PWM 控制集成电路的源极 VS 引脚,可能会明显地将某些内部电压下拉到地以下,如图 4所示。另外一个问题是,自举电容 CBOOT,通过自举二极管 DBOOT,被电源 VDD 瞬间充电。 由于 VDD 电源以地作为基准,自举电容产生的最大电压等于 VDD 加上源极上的负电压振幅,可能会使自举 电容处于过压状态,会有打坏电容甚至导致芯片VB/HO被打坏,短路到VS的风险。所以设计中应尽量减小VS的负压。 (如图3,图4图5图6所示)
            

(图3.半桥应用典型电路)

(图4.关断期间的VS波形)

(图5.DC-DC电源)

(图6.关断期间的波形)

      如图 5 所示,低边续流二极管的前向偏置是已知的将 VS下拉到 COM(地) 以下的原因之一;图 6 描述了高边 N 沟道 MOSFET 关断期间的电压波形。主要问题出现在整流器换向期间,仅仅在续流二极管开始箝压之前。在这种情况下,电感 LS1 和 LS2 会将 VS电压压低到 COM 以下,该负电压的振幅是:

       VS-COM=-(VRBOOT+VFDBOOT)-(LS1+LS2)di/dt         (1)

       从等式(1)可以看到,该负电压的放大倍数正比于寄生电感和开关器件的关断 速度,di/dt ;它由栅极驱动电阻, RGATE 和开关器件的输入电容,Ciss 决定。Ciss是Cgs与 Cgd 的和,称为米勒电容。

关于如何降低VS负压:
 layout上减小寄生电感LS1/LS2
 降低开关器件的开关速度
 在开关节点串一个小电阻,如下图中的RVS电阻(几欧姆以内),接自举电容后再到,和自举电容形成RC滤波,可以限制VS脚的下冲电压。不过需要注意这个电阻串在开关器件开启和关闭的路径上,计算门级电阻时需要考虑此阻值
如在VS串电阻后仍不足以限制VS负压,则可以在靠近SLM2304S芯片的COM和VS脚之间并联一个快速恢复二极管,朝向VS,来钳位VS的负压。

    


    (图7.闭锁情况下的电路示意图)

(图8.闭锁情况下的波输入输出形)

       如果VS下冲超过规格书中标称的规格,则栅极驱动 IC 将损坏,或者高边输出暂时无法对输入转换做出响应,如图7和图8所示。建议设计中留一定余量,保证系统的可靠性。

      图7显示闭锁情况,即高边输出无法通过输入信号改变。这种情况下,半桥拓扑的外部、主电源、高边和低边开 关中发生短路。图8显示遗漏情况,即高边输出无法对输入转换做出响应。这种情况下,高边栅极驱动器的电平转换器将缺少工作电压余量。需要注意的是,大多数事实证明高边通常不需要在一个开关动作之后立即改变状态。

(图9.信号丢失情况下的波形)



深力科电子sanlik驱动IC (编辑:admin)
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