【经验】国产IGBT/MOS管栅极驱动器在直流充电模块中的应用经验分享

时间： 2021-08-18 来源：世强

技术问答

随着新能源行业的快速发展，HEV/EV汽车行业快速崛起，因此充电桩的需要越来越大，直流充电模块的功率等级也越来越高，随着市场电动汽车的热销，充电模块的需求也越来越大，去年到今年以来由于国际疫情和贸易战的影响，大部分电子元器件出现缺货，交期长等现象，许多厂家为了保持正常的出货需求以及国产化的政策，寻找国产替代方案。

在直流充电模块产品中，如图1三相维也纳PFC电路拓扑，每一相双向开关管IGBT/MOS的驱动芯片目前出现大量缺货，交期不理想，这块大部分厂商使用的是TI的UCC27524，本文重点介绍国产瞻芯电子 IGBT/MOS管栅极驱动器 IVCR2404DR，并梳理该产品在直流充电模块中的应用经验和测试数据。

图1 三相维也纳PFC电路拓扑

如下图2 是瞻芯低侧栅极驱动器IVCR2404DR的驱动部分设计原理图：

图2 IVCR2404DR驱动设计电路图

下面重点介绍使用栅极驱动器IVCR2404DR在实际测试时的数据和设计时需要关注的问题：

1、如何计算IVCR2404 芯片损耗？以便于我们热阻核算结温。

如果没有外置RG：计算公式: P=C_LOAD*VDD²*Fsw=Qg*VDD*Fsw;

如果有外置RG：计算公式: P=0.5*QG*VDD*Fsw(Roff/(Roff+RG)+Ron/(Ron+RG))

例如: For IVCR2404DR

Roff=RoL= 0.57 Ω

Ron = 1.5 * RoL = 0.86 Ω

Ron s是等效上拉电阻，远小于静态上拉电阻。对于应用中 RG ≥ 10 Ω 的情况，损耗主要由外部驱动电阻承担

2.规格书中的ROH 、 ROL 两个参数的意义主要为了评估什么参数怎么得来？

1）ROH 和 ROL 表征输出静态阻抗。测试方法为静态阻抗测试（ 10mA）

2）通常对于下拉而言，都是 NMOS 下拉， ROL 可以相对表征输出驱动能力。

3）对于复合上拉结构（ NMOS 和 PMOS 并联）而言， ROH 不能代表动态输出驱动能力。

复合上拉结构在较新的驱动设计中会应用。

图3 NMOS和PMOS上拉下拉并管电路图

图4 ROH 和 ROL参数

3.IVCR2404 芯片 OUTA 和 OUTB 上拉下拉并管的电路图，并解释下为什么上升缓？

1）如图3所示，上拉为 NMOS 和 PMOS 并联结构。通常 NMOS驱动能力较强， PMOS 驱动能力弱

2）如图5，OUT 开始上升主要由 NMOS 驱动，当 NMOS 栅极接近VCC 之后， NMOS 的驱动电压 Vgs =VCC OUT 降低，驱动能力减弱，直至 NMOS 截止。之后由 PMOS 将 OUT 拉高至 VCC 。这是上升波形中 90% 左右 OUT 上升变慢的原因

3）NMOS 上拉由于寄生参数小于同样电流的 PMOS ，可以开关更快。

4）对于15V 驱动电压，OUT 到达 90% 之前早已通过了密勒平台。 OUT上升通过密勒平台的时间足够快，不会影响开关损耗。由于上升最后段由 PMOS 主导， OUT表现为没有过冲。

图5 IVCR2404 实测驱动波形

综上所述，通过实际测试和应用国产瞻芯电子IVCR2404DR，在直流充电模块中的应用可满足设计需求以及提高性能，同时和市场上的主流芯片都是封装兼容，提高缺货替代测试进度，快速切入，满足客户产品能够持续占领市场份额，同时IVCR2404DR的1、8管脚具有使能管脚，可使能控制输出信号，也可以悬空，功能更强大。纯国产品牌，随着疫情和国际贸站影响，国产品牌在性价比和交期上相对进口器件有更大的优势。

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瞻芯电子（InventChip）碳化硅（SiC）功率器件/驱动与控制芯片选型指南

描述- 上海瞻芯电子科技股份有限公司（简称“瞻芯电子”）是一家聚焦于碳化硅 (SiC) 半导体领域的高科技芯片公司，2017 年成立于上海临港，致力于开发碳化硅 (SiC) 功率器件和模块、驱动和控制芯片产品，围绕 SiC 应用，为客户提供一站式芯片解决方案。

型号- IV2Q12040BD,IV1B12009HA2L,IV1D12030BD,IV2Q07014T4Z,IV1Q12050D7Z,IVST12017MA1L,IV2Q12100BD,IV1Q12017T4ZG,IV1Q12160T4Z,IVST12080DA1L,IVCR2405DR,IV2Q12040T4Z,IV1D06020BD,IVCR1412SR,IV2Q12013T6Z,IV2Q06060BD,IV1Q12080T3Z,IV2Q171R0BD,IVCO1A01DQR,IV1Q12750T3,IV2Q12030D7Z,IV1D12015BD,IV2Q07014BA,IV2Q07014BD,IV2Q12160T4Z,IV1D06006F5,IVCO1A01DR,IV1B12013HA1L,IVSM12040HA2Z,IVSM07060HA2Z,IV2Q12200T4Z,IV2Q06060L1,IV1D06010O2,IVCO1A02DWR,IV1Q12030BDG,IV1Q12080T4Z,IV1Q12750BD,IV2Q171R0T3,IVCC1102DR,IV1Q06060BDG,IV2Q12040K1Z,IV1D06020T2,IV3D12060U3,IV1Q12050T3,IV1D12020T2,IV1Q12080BD,IV1Q12050T4,IVST12050SA1L,IVCR2504DR,IV1Q12017BDG,IV1D06006BD,IV1D06004O2,IV1D12020T3,IV1Q06060D7G,IV2Q12160BD,IVCR2402DR,IV2Q12160D7Z,IV2Q06040BD,IV2Q12017BD,IV1D12040U3Z,IVCR1801ASR,IVCO1A02DWQR,IV2B12003HA2L,IV1D06020U3Z,IV1Q06040T4Z,IV2Q12017BA,IV3D12030U3,IV1Q06060T4ZG,IV2Q12013BD,IV2Q12013BA,IV1D12010O2,IVCC1102F4AR,IVCO1412DDWQR,IVST12040DA1L,IV1D06010T2,IVCR1401DR,IV1Q12080T3,IV1D12020BD,IV1D12040U3,IV1D06004P3,IV1Q12080T4,IV3D12015T2,IV2Q12080D7Z,IVCR2404MPQR,IV2Q06025BD,IVTM12080TA1Z,IV2Q06040L1,IV2Q17020T4Z,IV2Q20045BD,IV3B20023BA2,IV3D12030T2,IV2D12002BD,IVCO1A02DQR,IV1D12005BD,IVCC1104F4AR,IV2Q06025T4Z,IV2Q06040T4Z,IV2Q06060O3Z,IV1Q06060T4G,IV1D12040T2,IV2Q12100D7Z,IV2Q171R0D7Z,IV2Q06025L1,IVST12050MA1L,IVST12160DA1L,IVCR2403DR,IV1Q06040BD,IV1Q12160T3,IV1Q12160T4,IV1B12025HC1L,IV1Q12017BAG,IV2Q12200D7Z,IV2Q20045T4,IV2D12020T2,IV2Q12200BD,IV2Q06060T4Z,IV2Q12030T4Z,IV2Q12040D7Z,IV2D12020BD,IV1D12040BD,IV6212004HA2,IV1Q06060T3G,IVCR1407ASR,IV1Q12050BD,IV1Q12017T4G,IV1D12010T2,VSM12080HA2Z,IVCR1402DPQR,IV1D06004F5,IV2B12006HA1L,IVCO1411DDWQR,IV1Q06040T4,IV1Q06040T3,IV1D06010BD,IV1Q12160BD,IV1Q12750O3,IV1Q06040L1,IV1Q12160D7Z,IVCC1104DR,IV2Q12080BD,IV2Q175S0BD,IV2Q06025D7Z,IV6212004HB2,IVSM06025HA2Z,IVST12017SA1L,IV1D12030U3,IV1D20020T2,IV1D06004BD,IV1D06006O2,IV2D12020D2Z,IV2Q06040D7Z,IV2Q12017T4Z,IVCR2404DR,IV2Q06060D7Z,IVCO1A01DWR,IV1Q12030T4G,IV2Q17020BD,IV3D12020T2,IV1D12010BD,IV2D12002P2,IV2Q12030BD,IVST12120DA1L,IV2Q12080T4Z,IV1D06020U3,IVCO1A01DWQR,IV1D12030T2,IVHD122M1TA2Z,IVCO1A02DR,IV1D06006P3,IV1Q12050T4Z,IVCR2404MPR,IV1D12010P2Z,IV2Q12100T4Z,IVCR1401DPR,IV1Q06060L1G,IV2Q12080K1Z,IV1Q12080D7Z,IV2Q171S0BD,IV1D20020BD,IV1D12015T2,IV2D12002O2,IVSM12160HA2Z,IV1D12005O2,IV2Q171S0S1

选型指南 - 瞻芯电子 - March 2024 PDF 中文下载

【选型】瞻芯电子MOSFET/IGBT驱动芯片IVCR1407S与TI UCC27533功能对比，多个参数一致

上海瞻芯电子科技有限公司推出NextDrive®系列Low Side Driver，提供系列非隔离低边驱动IC。本文将MOSFET/IGBT驱动芯片IVCR1407S与TI公司UCC27533功能和参数进行对比，以方便有需要研发工程师选型。

器件选型发布时间 : 2021-11-09

Product Brochure SiC Power Semiconductor and IC Solution

型号- IV2Q12040BD,IV1B12009HA2L,IV1D12030BD,IV2Q07014T4Z,IV1Q12050D7Z,IVST12017MA1L,IV2Q12100BD,IV1Q12017T4ZG,IV1Q12160T4Z,IVST12080DA1L,IVCR2405DR,IV2Q12040T4Z,IV1D06020BD,IVCR1412SR,IV2Q12013T6Z,IV2Q06060BD,IV1Q12080T3Z,IV2Q171R0BD,IVCO1A01DQR,IV1Q12750T3,IV2Q12030D7Z,IV1D12015BD,IV2Q07014BA,IV2Q07014BD,IV2Q12160T4Z,IV1D06006F5,IVCO1A01DR,IV1B12013HA1L,IVSM12040HA2Z,IVSM07060HA2Z,IV2Q12200T4Z,IV2Q06060L1,IV1D06010O2,IVCO1A02DWR,IV1Q12030BDG,IV1Q12080T4Z,IV1Q12750BD,IV2Q171R0T3,IVCC1102DR,IV1Q06060BDG,IV2Q12040K1Z,IV1D06020T2,IV3D12060U3,IV1Q12050T3,IV1D12020T2,IV1Q12080BD,IV1Q12050T4,IVST12050SA1L,IVCR2504DR,IV1Q12017BDG,IV1D06006BD,IV1D06004O2,IV1D12020T3,IV1Q06060D7G,IV2Q12160BD,IVCR2402DR,IV2Q12160D7Z,IV2Q06040BD,IV2Q12017BD,IV1D12040U3Z,IVCR1801ASR,IVCO1A02DWQR,IV2B12003HA2L,IV1D06020U3Z,IV1Q06040T4Z,IV2Q12017BA,IV3D12030U3,IV1Q06060T4ZG,IV2Q12013BD,IV2Q12013BA,IV1D12010O2,IVCC1102F4AR,IVCO1412DDWQR,IVST12040DA1L,IV1D06010T2,IVCR1401DR,IV2Q0606003Z,IV1Q12080T3,IV1D12020BD,IV1D12040U3,IV1D06004P3,IV1Q12080T4,IV3D12015T2,IV2Q12080D7Z,IVCR2404MPQR,IV2Q06025BD,IVTM12080TA1Z,IV2Q17020T4Z,IV2Q06040L1,IV3B20023BA2,IV2Q20045BD,IV3D12030T2,IV2D12002BD,IVCO1A02DQR,IV1D12005BD,IVSM12080HA2Z,IVCC1104F4AR,IV2Q06025T4Z,IV2Q06040T4Z,IV2Q06060O3Z,IV1Q06060T4G,IV1D12040T2,IV2Q12100D7Z,IV2Q171R0D7Z,IV2Q06025L1,IVST12050MA1L,IVST12160DA1L,IVCR2403DR,IV1Q06040BD,IV1Q12160T3,IV1Q12160T4,IV1B12025HC1L,IV1Q12017BAG,IV2Q12200D7Z,IVO1411DDWQR,IV2Q20045T4,IV2D12020T2,IV2Q12200BD,IV2Q06060T4Z,IV2Q12030T4Z,IV2Q12040D7Z,IV2D12020BD,IV1D12040BD,IV6212004HA2,IV1Q06060T3G,IVCR1407ASR,IV1Q12050BD,IV1Q12017T4G,IV1D12010T2,IVCR1402DPQR,IV1D06004F5,IV2B12006HA1L,IV1Q06040T4,IV1Q06040T3,IV1D06010BD,IV1Q12160BD,IV1Q12750O3,IV1Q06040L1,IV1Q12160D7Z,IVCC1104DR,IV2Q12080BD,IV2Q175S0BD,IV2Q06025D7Z,IV6212004HB2,IVSM06025HA2Z,IVST12017SA1L,IV1D20020T2,IV1D12030U3,IV1D06004BD,IV1D06006O2,IV2D12020D2Z,IV2Q06040D7Z,IV2Q12017T4Z,IVCR2404DR,IV2Q06060D7Z,IVCO1A01DWR,IV1Q12030T4G,IV2Q17020BD,IV3D12020T2,IV1D12010BD,IV2D12002P2,IV2Q12030BD,IVST12120DA1L,IV2Q12080T4Z,IV1D06020U3,IVCO1A01DWQR,IV1D12030T2,IVCO1A02DR,IVHD122M1TA2Z,IV1D06006P3,IV1Q12050T4Z,IVCR2404MPR,IV1D12010P2Z,IV2Q12100T4Z,IV1D0601002,IVCR1401DPR,IV1Q06060L1G,IV2Q12080K1Z,IV1Q12080D7Z,IV2Q171S0BD,IV1D20020BD,IV1D12015T2,IV2D12002O2,IVSM12160HA2Z,IV1D12005O2,IV2Q171S0S1

商品及供应商介绍 - 瞻芯电子 - March 2024 PDF 英文下载

IVCR2403/4/5 24V 4A Peak Source and Sink Dual-Channel Driver

型号- IVCR2405DR,IVCR2404DR,IVCR2405D,IVCR2404D,IVCR2403D,IVCR2403,IVCR2403DR,IVCR2405,IVCR2404

数据手册 - 瞻芯电子 - Nov 2020 PDF 英文下载查看更多版本

瞻芯电子通用栅极驱动芯片（Gate Driver）选型表

SiC 专用 ● 栅极驱动芯片：比邻驱动，瞻芯电子提供以下参数选型：Power Switch：Si/IGBT/GaN/SiC、Channels：1~2等

产品型号	品类	Qualification	Power Switch	Channels	Vcc（V）	Iout（Source/Sink）	Prop. Delay(ns)	Package
IVCR2402DR	通用栅极驱动芯片	工业级	Si/IGBT	2	24	4 / 4	16	SOIC-8