【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

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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

目录- 公司介绍产品应用产品概览 SiC Devices 产品概览驱动与控制芯片碳化硅（SiC）MOSFET 产品目录碳化硅金属氧化物场效应晶体管系列产品碳化硅（SiC）肖特基二极管产品目录碳化硅肖特基二极管系列产品碳化硅功率模块系列产品栅极驱动芯片系列产品图腾柱 PFC 控制芯片系列产品产品可靠性测试规范

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,IV1Q12050T4,IV1Q12080BD,IVST12050SA1L,IVCR2504DR,IV1Q12017BDG,IV1D06006BD,IV1D06004O2,IV1D12020T3,IV1Q06060D7G,IV2Q12160BD,IVCR2402DR,IV2Q12160D7Z,IV2Q06040BD,IV2Q12017BD,IV1D12040U3Z,IV2B12003HA2L,IVCO1A02DWQR,IVCR1801ASR,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,IV1D12015T2,IV1D20020BD,IV2D12002O2,IVSM12160HA2Z,IV1D12005O2,IV2Q171S0S1

March 2024 - 瞻芯电子 - 选型指南代理服务技术支持批量订货

产品手册SiC功率半导体和IC解决方案

描述- 瞻芯电子（InventChip Technology Co., Ltd.）是一家专注于碳化硅（SiC）功率半导体和集成电路解决方案的领先供应商。公司成立于2017年，总部位于上海。IVCT致力于开发SiC功率器件、功率模块、栅极驱动器和控制器IC，提供一站式芯片解决方案。公司拥有6英寸SiC MOSFET技术，并拥有汽车级SiC晶圆厂，致力于按时、高质量地交付SiC产品，并追求持续的技术创新。产品涵盖SiC功率器件、SiC功率模块、栅极驱动器和控制器IC等。

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

March 2024 - 瞻芯电子 - 商品及供应商介绍代理服务技术支持批量订货

IVCR2404DR PCBLIB&SCHLIB&INTLIB

型号- IVCR2404DR,IVCR2404

2023/11/22 - 瞻芯电子 - CAD模型库代理服务技术支持批量订货

【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。

2021-11-09 - 器件选型代理服务技术支持批量订货

【选型】国产低边4A双通道高速栅极驱动器IVCR2404DR替代UCC27524用于LLC全桥驱动，延时匹配低至1ns

20KW充电模块DCDC部分电路中采用的全桥LLC拓扑方案，使用TI的UCC23513双5A高低低侧驱动器。本文推荐国产瞻芯电子低边4A双通道高速栅极驱动器IVCR2404DR替代，两通道延时匹配低至1ns，非常适合于服务器和电信电源的同步整流驱动。

2021-04-25 - 器件选型代理服务技术支持批量订货

IVCR2403/4/5 24V 4A 拉、灌电流双通道驱动器

描述- 该资料介绍了IVCR2403/4/5系列24V 4A拉、灌电流双通道驱动器的特性、应用和实现方式。这些驱动器适用于工业标准SOIC-8封装，具备高速低侧栅极驱动的特点，广泛应用于AC/DC及DC/DC转换器、服务器和通讯设备的整流器等领域。

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

Nov 2020 - 瞻芯电子 - 数据手册代理服务技术支持批量订货查看更多版本

【选型】MOSFET/IGBT驱动芯片IVCR1407S与FAN3100T功能对比，工作电压更宽为4.5~20V

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IVCR1407S与ON公司FAN3100T功能和参数进行对比，以方便有需要研发工程师选型。

2021-11-11 - 器件选型代理服务技术支持批量订货

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

选型表 - 瞻芯电子立即选型

IVCR2403/4/5 24V 4A峰值源/汇双通道驱动器

描述- 该资料介绍了IVCR2403/4/5是一款24V 4A峰值源极和漏极双通道驱动器。它具有两个独立的门控驱动通道，适用于服务器和电信电源的同步整流驱动，能够有效且安全地驱动MOSFET和IGBT。产品特性包括宽电压范围、低传播延迟、紧凑型SOIC-8封装等。

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

Nov 2020 - 瞻芯电子 - 数据手册代理服务技术支持批量订货查看更多版本

【产品】IVCR2403/04/05/06 24V 4A 峰值拉、灌电流双通道驱动器，采用工业标准 SOIC-8 引脚

瞻芯电子IVCR240x 是双通道 4A 的高速低侧栅极驱动器，可以高效安全地驱动 MOSFET 以及 IGBT。低传播延迟和失配以及紧凑的 SOIC-8 封装等特点，使得 MOSFET 的开关频率可以达到数百 kHz。这款芯片非常适合用于服务器和通讯电源的同步整流驱动，在这种场合中同步管 MOSFET 的死区时间直接影响变换器的效率。驱动器可以通过双通道的并联来增加输出驱动电流。

2020-07-15 - 新产品代理服务技术支持批量订货

【应用】国产双通道栅极驱动芯片助力商用清洁机器人，具有欠压保护功能，支持最大4A的驱动电流

在商业建筑数量增多的同时，也产生了大量清洁需求，这就为商用清洁机器人带来了很大的需求。下面介绍国产瞻芯电子的双通道栅极驱动芯片IVCR2404DR用于清洁机器人的无刷电机驱动。

2023-02-16 - 应用方案代理服务技术支持批量订货

【选型】国产双通道高速低侧栅极驱动器IVCR2404DR用于电源模块，峰值拉、灌电流高达4A

某客户在做一款1.5KW高压转低压DC/DC电源模块产品，需要一款高速低侧栅极驱动器驱动MOSFET，拉、灌电流要求达4A，双路非反向输入的性能对标UCC27324；为此瞻芯电子推出双通道4A的高速低侧栅极驱动器IVCR2404DR，可满足此类产品的应用需求。

2022-08-14 - 器件选型代理服务技术支持批量订货

瞻芯电子的一站式SiC功率半导体和芯片解决方案亮相慕尼黑华南展，车规级SiC MOSFET芯片达到国际一流水平

瞻芯电子作为中国领先的SiC功率半导体和芯片方案提供商，现场的展品干货满满，受到业界伙伴们的广泛关注。具体展品，包括一系列技术指标领先、参数规格齐全，封装形式多样的高可靠SiC MOSFET、SiC SBD、SiC模块产品，以及栅极驱动和控制芯片。

2022-11-23 - 原厂动态代理服务技术支持批量订货

有个新项目尽量用国产芯片，有什么合适的国产器件可以替代下列器件？ LM2904PWR TI MC33269-D Onsemi UCC27524DGNR TI IRFR13N20D(200V,0.235Ω，13A，D-PAK) Infineon MCP6002T-I/SN Microchip LM2903PWR TI

推荐思瑞浦的LM2904A-TSR替代TI的LM2904PWR，规格书链接为https://www.sekorm.com/doc/2078919.html 推荐岭芯微的LC1117替代安森美的MC33269D，规格书链接为https://www.sekorm.com/doc/1963446.html 推荐瞻芯电子的IVCR2404DR替代TI的UCC27524DGNR，规格书链接为https://www.sekorm.com/doc/2227837.html 推荐紫光微的TMD9N20H替代Infineon的IRFR13N20D，规格书链接为https://www.sekorm.com/doc/1452154.html 推荐思瑞浦的LMV358B-SR替代Microchip的MCP6002T-I/SN，规格书链接为https://www.sekorm.com/doc/1516374.html推荐润石科技的LM2903XK替代TI的LM2903PWR，规格书链接为https://www.sekorm.com/doc/2355771.html

2022-01-11 - 技术问答