【经验】驱动芯片应用中半桥中点负压及应对策略
本文主要阐述了在驱动芯片应用中，半桥中点出现的负压，分析其原因并且通过实验如何正确处理。
驱动芯片与VS负压的产品
电力电子电路中，桥式电路应用非常广泛。图1显示了一个半桥驱动芯片驱动半桥电路的典型电路示意图。
图 1.理想典型驱动芯片与半桥电路示意图
基本工作原理如下：当HIN为高时，输出HO为高，上管M1打开，电流从BUS通过M1流到负载端。当LIN为高时，输出LO为高，下管M2打开，电流通过M2续流。
图 2.带寄生电感导致VS电压低于VSS
由于线路上有寄生电感，在上管关断，下管开通的瞬态切换过程中，在寄生电感中将产生压降，导致VS端将产生负压，如图 2所示。VS负压端的大小，可由下述公式表示：
VS-VSS=-VFD-(LVSS-+LS2)×DIL/Dt-LS1×dIH/dt
由上述公式可知，VS的负压大小主要取决于如下参数：电流变化的斜率，寄生电感的大小。电流变化的斜率越大，尤其是在输出短路的情况下，VS负压也越大。寄生电感越大，VS负压也越大。
VS负压的影响
一般在驱动芯片规格书中规定了最大的VS与VSS（COM）之间的负压和推荐的工作条件。
由于芯片内部含有寄生的二极管及latch up机制，当VS负压过大时，会导致芯片损坏或逻辑异常。
图 3.高边的浮动电源与瞬态负压值VB,VS波形
如图3所示，当采用隔离的高边电源，当VS电压低于隔离电源Vbs电压时，导致VB电压低于COM端时，芯片内部二极管D3存在导通风险。
图 4.Bootstrap电路与瞬态负压值VB,VS波形
如图4所示，当高边电源采用bootstrap方式时，由于VS瞬间出现负压，将导致VB到VS的电压升高，当VBS电压大于芯片使用的最高值时，芯片也将损坏。VBS为浮动电源，考虑极端情况，上管导通时发生短路，一旦上管关断，短路大电流将通过下管体二极管。若此时的di/dt将使得VS非常小，VB与VS间电压超过芯片的使用范围。
VS负压幅值过大，有大电流从VS脚流出，会干扰芯片内部衬底，从而干扰内部电路对输入信号电平的正确判断，导致输出信号不受输入信号控制。
VS负压对应策略
为了降低VS负压，优化PCB布局降低寄生电感是最有效的。PCB布局可以采用如下一些手段：如上下功率管的摆放尽量靠近；驱动芯片靠近被驱动的功率管以减少驱动芯片地到功率器件地。
另外一个途径是降低di/dt值。比较简单的办法是增大关断电阻R1，但以此同时，需要考虑可能会带来效率低下的问题。
图 5.Rvs连接电路
图 6.VS端增加反向二极管和稳压管
为了使得VB与VS间的电压差小于VBS_ABSMAX，推荐在VS与VSS间加入一个稳压管与高压二极管串联。VB-VS≤VBS_ABSMAX，则稳压管耐压值选择需考虑：VZ≤VBS_ABSMAX-VCC。
SLM2304S实验测试
SLM2304S负压测试波形
从图7，图8对比可看出，VS端未串联电阻，在300ns，负压22V就出现了波形异常，而VS端串联了10Ω电阻，负压达到了37V才出现异常。另外如图8所示，在半桥中点有37V的负压，而芯片端的VS电压最大值只存在了20V附近，大大降低了芯片端的负压值；从而有效的抑制了外部负压的数值，相当于提高了芯片的耐负压能力。
测试总结
VS的负压大小与持续时间关系到驱动芯片的安全、正常工作。瞬态负压的大小主要取决于寄生电感，电流变化的速率。通过对外围电路的有效设计，可以增强驱动芯片在系统中对负压的耐受能力，使其能在恶劣工况中安全工作。
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数明半导体（Sillumin）直流充电桩芯片选型指南
描述- 电动汽车直流充电桩俗称"快充"，它输入端连接交流电网，输出端提供足够的功率，输出电压和电流调整范围大，可以适配不同品牌的电动汽车动力电池，实现充电要求。直流快充桩一般采用模块化堆叠设计，单模块功率范围从15kw至40kw，单桩输出功率可达350kw。
型号- SILM5350SABCA-DG,SILM5350RABCA-DG,SILM8243BBCG-DG,5ILM5350MABCA-DG,SILM824X系列,SILM8244BBCG-DG,SILM82XX,SLMI8234HDDCP-DG,SLMI8234HBDCG-DG,SILM8244ABCP-DG,SLMI8235HBDCP-DG,SILM5150SDC-DG,SILM5350SDBCA-DG,SILM5350RDBCA-DG,SILM8244GBCP-DG,SILM8243GBCP-DG,SILM5350PABCA-DG,SILM5350HABCA-DG,SILM8243DBCP-DG,SILM8244DBCP-DG,SLMI8230DDCG-DG,SILM27624HGB-DG,SILM5341TCR-DG,SLMI8232DDCG-DG,SILM52XX,SILM5350FABCA-DG,SILM5350RGBCA-DG,SILM5350PGBCA-DG,SILM5721CM-DG,SILM105XS,SILM5350HDBCA-DG,SILM5350PDBCA-DG,SLM27523GB-DG,SILM5350FDBCA-DG,SLMI8231BDCG-DG,SILM5722FCA-DG,SILM5211CM-DG,SILM1044SEN-DG,SLMI8233BDCG-DG,SLMI8235BDCG-DG,SLMI823X系列,SLM2762X系列,SILM1044SCA-DG,SILM5350HGBCA-DG,SILM8245BBCG-DG,SILM5741FCG-DG,SILM27624HCA-DG,SILM8244GBCG-DG,SILM824X,SLMI8233HBDCG-DG,SILM5721FCA-DG,SILM105XS系列,SILM5740CG-DG,SLM27523CA-DG,SLMI8233HDDCP-DG,SILM5350系列,SLM27524GB-DG,SILM10575CA-DG,SILM5742FCG-DG,SILM8245BBCP-DG,SILM8243BBCL-DG,SILM8244BBCL-DG,SILM27624,SILM5150,SLMI8235DDCG-DG,SILM5350MBDCM-DG,SILM5346TCR-DG,SILM1050SCA-DG,SILM5350HBDCM-DG,SILM5720CM-DG,SILM5350SGBCA-DG,SLMI8231DDCG-DG,SILM1051SCA-DG,SILM5350PBBCA-DG,SLM346CK-DG,SLM343CK-DG,SILM5350PGDCM-DG,SLM340CK-DG,SILM104XS,SILM5350RDDCM-DG,SILM8243ABCG-DG,SILM5350MDBCA-DG,SLMI8230BDCG-DG,SILM5722CA-DG,SILM57XX,SLMI8234BDCG-DG,SILM8245DBCG-DG,SILM5150SCG-DG,SILM5350FDDCM-DG,SILM5350HBBCA-DG,SLM34X,SILM534X系列,SILM27624MGB-DG,SILM5350PADCM-DG,SLMI8235HDDCG-DG,SILM5350HADCM-DG,SILM5345TCR-DG,SILM8243GBCG-DG,SILM5340TCR-DG,SILM1042SCA-DG,SILM5350HGDCM-DG,SILM5350FGDCM-DG,SILM8245ABCL-DG,SILM1050SEN-DG,SILM27624LCA-DG,SILM10575EN-DG,SILM1040SEN-DG,SILM8243ABCL-DG,SILM8244ABCL-DG,SLM27525CA-DG,SILM5350MGDCM-DG,SILM5742CG-DG,SILM5200CM-DG,SILM8243DBCL-DG,SILM8244DBCL-DG,SILM5722FCM-DG,SILM8245DBCL-DG,SILM5740FCG-DG,SILM8244GBCL-DG,SILM8245GBCL-DG,SILM5720FCA-DG,SILM5350RBDCM-DG,SILM8244ABCG-DG,SILM27624LGB-DG,SILM5350MDDCM-DG,SILM8243GBCL-DG,SILM52XX系列,SLM27524,SILM5741CG-DG,SILM5350SGDCM-DG,SILM5350PBDCM-DG,SILM10515EN-DG,SILM5150S,SILM5343TCR-DG,SILM534X,SILM5350MADCM-DG,SILM5350SDDCM-DG,SLMI8234HDDCG-DG,SLM341CK-DG,SLMI8234HBDCP-DG,SILM8244DBCG-DG,SILM10405CA-DG,SILM5721CA-DG,SILM5350MBBCA-DG,SILM5150SCM-DG,SILM5350SADCM-DG,SILM53505BBCA-DG,SILM8245GBCG-DG,SILM572X系列,SILM5350FGBCA-DG,SLM345CK-DG,SILM5350,SLMI8235HBDCG-DG,SLM27525GB-DG,SILM8244BBCP-DG,SILM8243BBCP-DG,SILM5720CA-DG,SILM5720FCM-DG,SLMI823X,SILM8245BBCL-DG,SLM2762X,SILM5350FBDCM-DG,SILM104XS系列,SLMI8235HDDCP-DG,SLMI8233DDCG-DG,SLMI8234DDCG-DG,SILM1042SEN-DG,SILM8245ABCG-DG,SILM5350FADCM-DG,SILM27624MCA-DG,SILM5350RBBCA-DG,SILM5350SBDCM-DG,SILM5350RGDCM-DG,SLM34X系列,SILM572X,SILM5350HDDCM-DG,SILM5350PDDCM-DG,SLMI8232BDCG-DG,SLMI8233HDDCG-DG,SILM5722CM-DG,SILM5721FCM-DG,SLMI8233HBDCP-DG,SILM8243DBCG-DG,SILM5350MGBCA-DG,SILM5350FBBCA-DG,SLM27524CA-DG,SILM5202CM-DG,SILM5350RADCM-DG,SLM8243ABCP-DG
数明半导体SiLM94112多路半桥驱动在大电容负载应用中的启动对策
本文介绍了SiLM94112芯片在多路半桥驱动应用中的过流保护功能及大电容负载启动策略。SiLM94112是一款具有多种保护功能的十二路半桥驱动芯片，适用于汽车电机控制。它集成了短路、过流、开路等多重保护诊断功能。针对大电容负载启动时可能出现的过冲电流问题，提出了降低输出摆率和采用PWM启动方式的策略，以减少冲击电流并避免误触发过流保护，确保系统顺利启动。
应用方案 发布时间 : 2024-06-07
数明半导体聚焦研发高性能、高可靠的模拟芯片并提供系统的整体解决方案，所有核心技术和IP全部自研
数明半导体所有核心技术和IP全部自研，产品涵盖驱动芯片、隔离器、电源管理及智能光伏等， 拥有独立自主知识产权，并于2020年获评为“高新技术企业”，2022年获评为“专精特新”企业及上海市专精特新“小巨人”企业。
厂牌及品类 发布时间 : 2022-08-24
【应用】国产高压600V三相全桥驱动IC SLM2136用于伺服电机器设计，内部集成三个独立半桥输出通道
在伺服驱动应用方面中，为了更好驱动电机正反转及相应的速度，驱动芯片是必不可少的，数明半导体三相全桥驱动IC SLM2136是一款600V高压、高速功率MOSFET和IGBT驱动器，具有三个独立的半桥输出通道，适用于三相电机驱动应用。
应用方案 发布时间 : 2022-02-16
【选型】国产半桥驱动芯片SLM2103S驱动TEC助力PCR仪的设计，VCC供电范围-0.3V-25V
随着国际疫情的逐渐加重，为了遏制疫情的蔓延，科研人员研发出了作为新冠病毒的检测设备-PCR仪，而在PCR仪中，需要对被测样品进行一个恒温控制，从而提高DNA聚合酶的活性进行DNA的扩增，本文介绍一款国产数明半导体的半桥驱动IC SLM2103S。
器件选型 发布时间 : 2022-06-21
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