绝缘体上硅(SOI)栅极驱动器

综述

用于IGBT和MOSFET的绝缘体上硅(SOI)高压电平转换栅极驱动器

英飞凌绝缘体上硅(SOI)技术是一种高压的电平转换技术，具有许多独一无二和无与伦比的明显优势，包括集成自举二极管(BSD)，以及业界一流的抗负瞬态电压尖峰的能力。每个晶体管都被埋入的二氧化硅隔开，从而可以有效避免易造成闩锁的寄生双极晶体管。该技术还可降低电平转换功率损耗，从而最大限度降低器件开关的功耗。这一先进工艺可打造出具有技术强化优势的单片式高压及低压电路 结构。

最新推出2ED218x - 高电流650 V，2.5 A半桥SOI栅极驱动器系列和2ED210x - 低电流650 V，0.7 A半桥 SOI栅极驱动器系列。两个产品系列均包含DSO-8和DSO-14封装选项。

产品
亮点

英飞凌SOI技术的主要益处:

  • 一流的抗负瞬态电压能力，可避免运行不稳定及闩锁，同时提高可靠性
  • 集成低电阻自举二极管(BSD)拥有最低的反向恢复和正向损耗，可以提高效率，加快开关速度，降低温度，以及提升可靠性
  • 电平转换损耗最低，有助于提高驱动的效率，并实现灵活的封装设计
  • 集成输入过滤器可改进抗噪性能
  • 每个电压设计等级具有200 V、600 V、650 V和1200 V的耐受电压，可提供运行裕量
Diagram 3D SOI Technology

面对VS引脚的负瞬态电压(-VS)的运行稳定性

如今的高功率开关逆变器及驱动都携带很大的负载电流。VS引脚上的电压摆动不会只停留在负直流母线的电平上；相反，因为功率器件中的寄生电感及PCB走线中的寄生电感，它会摆动到负直流母线的电平以下。

采用英飞凌SOI技术的EiceDRIVER™高压电平转换门极驱动芯片产品，拥有业界一流的运行稳定性。下图显示了VBS = 15 V和脉宽高达1000 ns时6ED2230S12T（即将发布）的安全运行线。在绿色区域内，产品不会出现功能异常，亦不会对集成电路造成永久性损害。

半桥拓扑的寄生元件

Parasitic elements of a half-bridge configuration

VBS=15 V时，面对VS负瞬态电压尖峰时的安全工作区

集成自举二极管(BSD)

因为简单且成本低，自举电源是高边驱动电路最常见的 供电方式。如右图所示，自举电源由自举二极管和电容器组 成。电平转换门极驱动的浮动通道通常被用于实现自举运行。英飞凌SOI驱动采用集成的超快速自举二极管。二极管电阻超低：RBS ≤ 40 Ω，有利于拓展运行范围。 拥有这一配置的英飞凌SOI驱动，可以驱动较大的IGBT而无 自热的风险，同时还可减少所用的元器件数量，以及降低系统成本。

集成自举二极管(BSD)的典型连接电路图

英飞凌SOI栅极驱动的热线图

低电平转换损耗

随着工作频率的增加，电平转换损耗所占的比例就越来越不能忽视。电平转换电路适用于将开关信息从低边传送到高边。电平转换损耗取决于传输所需的电荷。采用英飞凌SOI技术的EiceDRIVER™高压电平转换门极驱动芯片产品，传送信息所需的电荷非常少。电平转换功耗降 低，可以增加高频率应用的设计灵活性，延长使用寿命，提 高系统效率和应用可靠性。 左图为同一电路板的热线图（直流母线电压 = 300 V；利用D-Pak封装中的CoolMOS™ P7； 300 kHz开关频率），结果可见，采用英飞凌SOI技术的产品(2ED2106S06F-即将发布)功耗更低——55.6°C的温差。

应用

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培训
SOI level-shift gate driver IC in LLC half-bridge topologies

This training features how the level-shift gate drivers work, what are negative voltage transient and how they affect level-shift gate drivers. In addition you will learn about the technology difference between Junction isolation and Infineon’s Silicon-On-Insulator technology.

You will have a glimpse of the different gate driver technologies available at Infineon and their benefits.

For a better understanding we will take a look at the optimization of external gate resistors to drive MOSFETs in a given application.

Watch now

With this training, you will learn how to calculate a gate resistance value for an IGBT application, how to identify suitable gate driver ICs based on peak current and power dissipation requirements, and how to fine-tune the gate resistance value in laboratory environment based on worst case conditions.

We offer a large portfolio of level shift high voltage gate drivers – silicon-on-insulator (SOI) and junction isolated (JI) technologies. Learn about the advantages of Infineon SOI gate driver: integrated bootstrap diode, Low level-shift losses, saving space and cost, and negative VS robustness.

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