【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
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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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
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Qualification
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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
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SOIC-8
|
选型表 - 瞻芯电子 立即选型
IVCR2403/4/5 24V 4A Peak Source and Sink Dual-Channel Driver
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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。
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
【选型】国产MOS管栅极驱动器IVCR2404DR替代MIC4424YM用于H桥逆变，驱动电流可达4A
本文主要推荐国产瞻芯电子MOS管栅极驱动器IVCR2404DR替代MICROCHIP 的MIC4424YM，在MICROCHIP 的MIC4424YM缺货或者需求国产降本替代时，可作选型考虑。
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