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  碳化硅驅(qū)動(dòng)芯片在橋式電路中，死區(qū)時(shí)間是影響系統(tǒng)電路可靠性的關(guān)鍵參數(shù)，合理的設(shè)定可以避免上下管直通的情況發(fā)生。碳化硅MOSFET的開(kāi)關(guān)速度相比于IGBT要快很多，目前在工業(yè)與汽車應(yīng)用領(lǐng)域，普遍開(kāi)關(guān)頻率在30~200kHz，典型應(yīng)用在100kHz左右，比如高壓電源輔助電源，而IGBT通常在5~50kHz，目前最高頻的也在100kHz以下。通過(guò)提高開(kāi)關(guān)頻率能夠提高系統(tǒng)的功率密度，減小系統(tǒng)尺寸，帶來(lái)的死區(qū)時(shí)間需要設(shè)計(jì)更小，輸出波形質(zhì)量也更高。

  死區(qū)時(shí)間的設(shè)計(jì)，需要考慮開(kāi)關(guān)器件本身的開(kāi)通與關(guān)斷時(shí)間，小電流下的開(kāi)關(guān)時(shí)間尤為關(guān)鍵，同時(shí)驅(qū)動(dòng)芯片的傳輸延時(shí)也需要考量。對(duì)于開(kāi)關(guān)頻率越高的應(yīng)用，死區(qū)時(shí)間所占的比重就越大，要滿足較小死區(qū)時(shí)間的要求，除了考量芯片本身的傳輸延遲時(shí)間，還要考慮芯片與芯片的匹配延遲，尤其是對(duì)于高電流驅(qū)動(dòng)芯片的要求，通常選擇隔離芯片與電流放大芯片相結(jié)合的方式。

  如前面輸出特性所提，碳化硅沒(méi)有明顯的線性區(qū)與飽和區(qū)，在電路發(fā)生過(guò)流的時(shí)候，輸出阻抗較小，器件沒(méi)有沒(méi)有完全進(jìn)入飽和區(qū)，漏源極電壓不會(huì)大量增加，過(guò)流或短路電流上升很快，這時(shí)就需要電路能有更快的響應(yīng)速度。

  對(duì)于開(kāi)關(guān)頻率100kHz，其開(kāi)關(guān)周期為10us，以英飛凌碳化硅為例，其耐受短路時(shí)間為3us，因此監(jiān)測(cè)與保護(hù)電路要有更快的響應(yīng)速度與精度。

  Littelfuse IX4351是專為碳化硅MOSFET與IGBT開(kāi)發(fā)的驅(qū)動(dòng)芯片。

  碳化硅驅(qū)動(dòng)芯片特點(diǎn)：

  ●獨(dú)立9A峰值汲取電流

  ●工作電壓范圍：-10V~+30V

  ●內(nèi)部負(fù)壓充電泵條件驅(qū)動(dòng)輸出負(fù)壓

  ●去飽和監(jiān)測(cè)帶輸出軟關(guān)斷驅(qū)動(dòng)

  ●TTL與CMOS兼容輸入

  ●欠壓閉鎖

  ●過(guò)溫關(guān)斷

  ●故障輸出開(kāi)關(guān)

  ●驅(qū)動(dòng)電路

該驅(qū)動(dòng)電路外圍線路圖如果是應(yīng)用于橋式電路，前端需要搭配隔離驅(qū)動(dòng)芯片，其中芯片的供電電壓為驅(qū)動(dòng)正壓與負(fù)壓的絕對(duì)值和，因此可以簡(jiǎn)化供電回路，僅需一個(gè)電壓。

  驅(qū)動(dòng)延遲

  IX4351去飽和保護(hù)電壓閾值為6.8V，尖峰消隱時(shí)間為250ns，去飽和到故障信號(hào)輸出傳輸延遲時(shí)間為150ns，去飽和到輸出軟關(guān)斷傳輸延遲時(shí)間為125ns，開(kāi)通傳輸延遲70ns，關(guān)斷傳輸延遲65ns。

  電壓調(diào)節(jié)與負(fù)壓產(chǎn)生

  Vreg內(nèi)部有4.6V電壓調(diào)節(jié)器用于低壓控制回路，外部需要并聯(lián)4.7uF電容，Vreg可以產(chǎn)生10mA電來(lái)調(diào)節(jié)負(fù)壓偏置Vss=-Vreg*R2/R1，因此芯片的供電電壓(Vdd-Vss)，通過(guò)改變R1與R2阻值來(lái)改變驅(qū)動(dòng)電源正壓(Vdd-Vgnd)與負(fù)壓(Vss-Vgnd)電壓分布。

  負(fù)壓的產(chǎn)生機(jī)理為通過(guò)電阻調(diào)節(jié)充電泵的脈寬，從而給儲(chǔ)能電容Css 4.7uF充電到設(shè)定的電壓，Rfly作為限流電阻，Cfly為充電泵所需外置飛跨電容，兩個(gè)肖特基二極管作為充放電單向流通功能。

  去飽和檢測(cè)與保護(hù)

  去飽和保護(hù)的目的是保護(hù)碳化硅MOSFET或者IGBT在遭受過(guò)流沖擊時(shí)及時(shí)起到保護(hù)作用。去飽和引腳通過(guò)Rdesat與二極管D1監(jiān)測(cè)碳化硅MOSFET或IGBT漏源極壓降，一旦電壓超過(guò)閾值典型值6.8V時(shí)，關(guān)斷時(shí)序就會(huì)產(chǎn)生，輸出Outsrc 9A拉電能力就會(huì)關(guān)斷，同時(shí)Outsoft軟關(guān)斷0.9A拉電流引腳開(kāi)通，實(shí)現(xiàn)軟關(guān)斷的功能。當(dāng)門極電壓下降到2.6V典型值時(shí)，Outsnk 9A能力導(dǎo)通時(shí)開(kāi)關(guān)器件快速關(guān)斷。兩段式關(guān)斷可以避免開(kāi)關(guān)器件因?yàn)檫^(guò)大的dv/dt而沖擊損壞，去飽和比較器有消隱時(shí)間250ns來(lái)避免誤觸發(fā)，通過(guò)增加Rdesat與Cblank可以增大消隱時(shí)間。

  過(guò)溫保護(hù)

  當(dāng)結(jié)點(diǎn)溫度超過(guò)+160°C時(shí)輸出Outsrc關(guān)閉，Outsnk和Outsoft打開(kāi)起到過(guò)溫保護(hù)作用，當(dāng)結(jié)點(diǎn)溫度下降到+140°C后，Outsrc重新使能。

  因此綜合來(lái)看，IX4351具有過(guò)溫保護(hù)、去飽和監(jiān)測(cè)、負(fù)壓發(fā)生器、低傳輸延遲以及大汲取電流等優(yōu)點(diǎn)，是碳化硅MOSFET與IGBT驅(qū)動(dòng)的絕佳方案。