纳芯微驱动芯片助力工业自动化和汽车应用发展

随着新能源汽车和工业控制对驱动芯片的需求越来越旺盛、要求越来越复杂，开发者在芯片设计时，需要考虑更多元化的场景和更细节的技术要点。从“三相逆变功率驱动”、“车载充电器电子锁”、“PLC数字输出”三大典型应用场景出发，结合纳芯微最新推出的智能驱动芯片，了解如何在系统开发时选择适合的芯片，来提升系统的整体性能。

驱动芯片的选择

方案概述

面向功率器件、电机和继电器等，纳芯微提供“栅极驱动”和“电机驱动”两大类型的驱动芯片。

01栅极驱动芯片

纳芯微的栅极驱动主要用于控制外部IGBT、Mos管、第三代半导体SiC等方面的应用。以“是否在芯片内部集成了隔离带”为区分，纳芯微的栅极驱动又分为栅极非隔离驱动和栅极隔离驱动芯片。

1)栅极非隔离驱动

纳芯微的NSD1025x面向通信电源、微逆光伏应用，支持正负5安培的驱动电流，提供不同封装，常见于双低边的控制，可提供电压型变压器的驱动方式。

纳芯微NSD1624可以支持600V耐压，以公司独有的“使用基本隔离方式实现上管隔离”来实现高压，最高可支持1200V。与市面上其它采用高压工艺实现600V或1200V半桥驱动的驱动方案相比，纳芯微在芯片内部使用隔离工艺的方式，具备更强的抗干扰能力。

2)栅极隔离驱动

在通讯电源、车载市场表现优异的纳芯微NSi6602双通道半桥驱动，可实现半桥控制，并可提供一个隔离带，特别适用于SiC和Mos管的CLLC-DCDC架构。

单路隔离驱动方面，纳芯微提供两款产品，分别为电压型和电流型输入。电压型输入NSi6601主要靠CMOS逻辑进行输出，驱动控制，集成米勒钳位功能，可用于SiC驱动;电流型输入NSi6801系列产品主要面向光耦型输入替代，芯片内部实现模拟光耦型电流型输入，客户在进行光耦型产品替代时，无需更改PCB板就可以轻松实现替换。

2022年以来，纳芯微也推出了更多隔离驱动方面的新产品，从以往4-5安培的驱动电流升级到正负10安培的智能型隔离驱动NSi6611、NSi6651等产品，在芯片内部集成了完整的退保和保护，以及弥勒钳位，过流保护等功能。

针对电流型隔离驱动，纳芯微推出了最新的NSi68515系列智能型隔离驱动，输入模式为电流型，可兼容市面上很多通用光耦智能型驱动方案，并在芯片内部集成了弥勒钳位、退保和保护、以及UVLO保护等功能。

02电机驱动芯片

纳芯微使用BCD工艺把Mos管集成在芯片内部，可帮助客户节省PCB板尺寸，并为客户实现整体解决方案。

针对OBC电子锁应用，纳芯微开发了直流有刷电机驱动NSD731x，主要用于充电枪。面向PLC市场，纳芯微的NSD5604多通道低边驱动可以用于驱动继电器，提供不同的阻性和感性负载。

驱动芯片的选择

方案概述

01三相逆变功率驱动方案

一个典型的车载逆变器三相永磁同步电机应用方案通常包含接口、MCU/DSP控制、反激电源、电流环控制、温度、电压等检测，其中，很重要的一点是：驱动IGBT或SiC功率管时，需要使用智能型隔离驱动产品。如果驱动对象是SiC，则驱动频率会需要达到20-30K;此外，SiC对过流、钳位、导通保护等要求会更高。

针对以上要求，纳芯微推出不同封装的电压型智能隔离驱动产品系列NSi6611和NSi6651，可支持AEC-Q100 车规Grade 1认证的温度范围。该系列使用了纳芯微特色的双电容隔离技术，隔离耐压等级能做到5.7kV平均RMS电压;更高的驱动电压可以更好地匹配SiC的使用场景。同时，该产品系列支持10安培轨对轨的输出，可匹配各种各样的Mos管、IGBT或SiC管，并可支持驱动频率升级到20-30K;80纳秒的传输延迟可以保证在各种电驱甚至电源应用在高频化使用场景下更好地实现死驱，并使得驱动性能与软件更好地匹配。

02车载充电器电子锁

根据我国国家标准要求，所有3.3kW以上的OBC都需要配套电子锁功能。这意味着6.6kW及以上的OBC都需要配套电子锁，以保证OBC插电时的稳定。纳芯微开发了一颗马达驱动产品，OBC插电时提供电子锁功能。目前市场上峰值电流为3.5安培，平均电流在1.5安培以下。

纳芯微针对性地推出了NSD7312-Q1车规芯片，以满足车载系统相关的电压、电流、RDS(ON)要求。同时，该产品还具备电流调制功能，使用占空比调制方式把电流控制在恒定电流值，并提供供电保护、欠压保护和热保护。测试人员使用该产品在36V电压场景进行短路测试，芯片没有丝毫损坏。

03PLC数字输出

典型的PLC使用场景在说明书里常常会标定，如果使用低边的方式，芯片内部需要包含光耦数据传输功能，该功能可以用继电器独立Mos的方式、或者集成功率级Mos的等方式来驱动外围负载。负载供电有时候会从外部接入，输入电压标称24V，最高30V。这意味着，若希望实现PLC数字量输出全部功能集成的方案，就需要一颗带钳位保护的低边驱动芯片，并且最好能支持并行IO口或者SPI串口输入， IO输入常见于高速方案, SPI常见于低速方案。

纳芯微针对工业PLC和运动控制开发了这么一颗低边驱动产品NSD5604, 具有四通道低边，并集成了快速关断的钳位功能，以及热保护和限流保护，并符合典型PLC的参数要求。

- 单通道独立限流保护，保证对地短路可恢复

- 限流值可配并提供快速衰减，支持容性与感性负载

审核编辑：汤梓红