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2024-08-28
來源：英飛凌汽車電子生態圈
自 2009 年第一代汽車級高壓 EiceDRIVER™ 發布以來，用於主驅動的驅動 IC 產品經過優化改進已發展到第三代集成 SPI 功能的 305x 系列，可以靈活配置參數，優化驅動性能，能兼容用於驅動 600V/750V/1200V IGBT 和 SiC MOSFET 功率元件。無核變壓器 CT 技術仍是其實現原副安全隔離功能、傳輸訊號和資料的主要手段，滿足 IEC60747 和 UL1577 中的 8kV 基本絕緣要求和 6kV 增強絕緣，能實現 dv/dt>150V/ns 共模電壓暫態 CMTI 訊號突變能力，抗干擾能力強，同時，依照 ISO26262 要求能滿足安規 ASCII B 或 D 要求，可實現主驅動系統功能安全需求。
1. 產品簡介
目前 1EDI305x 系列有兩個型號 1EDI3050AS，如圖 1 所示和 1EDI3051，如圖 2 所示，主要差異是 3051 可以實現對兩個裝置並聯的驅動、保護和監控。本產品可使用 -40℃ 到 150℃ 允許溫度，原邊是 5V 邏輯訊號控制。封裝形式仍然是標準的 PG-DSO-36，內部整合了 3 個 CT 線圈，第一個用於傳輸輸入從原邊到副邊的驅動 PWM 訊號，第二個用於 SPI 通訊介面進行暫存器的寫配置，第三個用於透過 SPI 讀取副邊的類比量資料和暫存器值。
主要特點
2. 應用優勢
1EDI3050AS 應用上有許多優點和特點，詳細可以參考 AN 和規格書，主要強調兩個幫助降低系統複雜度的差異點，簡化電路設計的功能。第一個是整合單端反激電源的控制器，用來產生功率元件所需的驅動電源 Vcc2/Vee2，用 Vcc2 電壓波動形成閉環回授控制來達到 2% 的電壓精度。第二個是主動短路 ASC 功能，滿足故障後可主動導通功率元件。
1. 整合單端反激電源控制器
圖 3 是電源設計的示意圖，紅色部分是外部反激電路所需的基本構成元件。高精度的驅動電壓需要有閉環控制才能實現，利用 Vcc2 電壓波動閉環透過無核變壓器反饋到原邊產生 PWM 來調節，相比傳統透過外部隔離光耦和額外迴路補償方式，可以降低系統複雜度和成本。整個電源工作最優依照斷續導通模式，工作頻率可實現 100kHz 到 500kHz 範圍改變來支援變壓器設計，輸出正向電壓範圍可透過 SPI 進行 14V 到 21.5V 依照 15 個擋位進行靈活配置。
回授的電壓精度可達到 2% 以內控制，尤其對於驅動 SiC 元件而言，由於 Rdson 受驅動電壓影響比較大，會改變導通損耗大小，進而影響元件發熱。舉一個例子，相較於 5% 的精度而言，依照 Vgs=15V 對應的 Rdson=5.8mohm，最嚴酷情況看 Vgs=13.9V，此時對應的 Rdson=6.5mohm，但 2% 精度 Vgs=14.7V 對應的為 Rdson=5.9mohm，因此，粗略模擬評估後因電源精度所造成的導通損耗差異達到 9.4% 左右，如圖 4 所示。
在實際應用中，可以結合沒有整合驅動控制器的 1EDI3040 系列產品來降低電源設計成本，如上橋或下橋驅動可以採用 1 個 1EDI3050 來共用電源產生，2 個 1EDI3040 來輔助提供驅動，進而節省兩個變壓器和 PCB 板佈局空間。
2. 主動短路 ASC 功能
電驅系統在電動車故障時候需要將高速馬達的反電動勢透過定子產生的能量進行洩放，確保電路中直流支撐電容確保安全保護，避免整車出現無目的扭力和車速輸出，以及過高的反電動勢或高電池包電壓輸出造成人員傷亡，同時避免對掛在母線上各元件像電容、功率元件的損壞。
在實際應用中，可以結合沒有整合驅動控制器的 1EDI3040 系列產品來降低電源設計成本，如上橋或下橋驅動可以採用 1 個 1EDI3050 來共用電源產生，2 個 1EDI3040 來輔助提供驅動，進而節省兩個變壓器和 PCB 板佈局空間。
此驅動 IC 透過原邊 SI1 和 SI2 腳以及副邊 ASCS 腳都可以實現 ASC 功能，使得逆變器中的上三個橋臂或下三個橋臂的功率裝置同時導通形成閉環迴路，這是目前主流的主動短路模式，而且在應用上有最高的優先權來導通元件，如圖 5 為典型的應用電路。若在 ASCS 期間發生其他驅動故障狀態像 UVLO2，OVLO2 或 DESAT，OCP 時，詳細請參考規格書中的故障狀態表 61 會影響進入 ASC 狀態，輸出 Ton 會被拉低，關掉功率裝置。此時，需要上升沿去清除之前存在的故障狀態，接著才能再次用上升沿來觸發進入 ASC 狀態。
3. 評估板支持
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