先进单沟道高压隔离栅极驱动器GD3160介绍

本文导读

电动车逐渐代替燃油车已经成为一种不可逆转的趋势。电动车上最主要的动力来源就是主驱电机，所以作为主驱电机的控制方案就变得尤为重要。

GD3160是一款改进的先进单沟道高压隔离栅极驱动器，具有增强的驱动和保护碳化硅（SiC）MOSFET的功能。SPI可编程驱动，保护和故障报告功能允许用户优化驱动和保护几乎任何SiC MOSFET或Si IGBT功率开关的条件。GD3160符合ISO 26262标准，通过汽车认证，集成了节约BOM和功能安全功能，支持实施符合ASILD标准和功率密度高效的xEV逆变器解决方案。

图1 GD3160应用框图

GD3160的特点如下：

1.集成磁高压隔离与200至1700V IGBT/SiC兼容；

2.用于单芯片解决方案的集成15A栅极驱动器意味着更少的板空间；

3.集成电流和电压监测器，用于保护高压系统。

图2 GD3160模块框图

功能简介

电源管理

电源分为低压域和高压域，两者之间是隔离的。低压域可以直接使用车载12V供电也可以使用外部5V电源供电。高压域必须使用隔离电源供电，通常使用反激电源。这种供电方式可以高低压隔离满足安规要求。

功能安全引脚

FSSTATE,FSENB,FSISO是功能安全引脚。FSSTATE,FSENB位于低压侧，FSISO位于高压侧且具有最高优先级。

门极驱动输出级和诊断

GD3160关断栅极时采用了两种技术：

（1）软关闭（SSD）功能，这是一种电流限制关闭功能，用于故障处理和特定关闭场景。这可以降低负载电流中的快速变化或高di/dt，并降低了功率器件上的VCE过冲和SOA应力。

（2）两级关断（2LTO）功能，可在确认故障条件时瞬间降低栅极电压并限制最大集电极电流，这可以降低IGBT/SiC上安全工作区压力。

电流监测保护

在确定过电流或短路事件后，GD3160根据配置参数使用两级关断（2LTO）和软关闭（SSD）安全地锁存栅极。

去饱和保护& VCE过压保护

当IGBT导通时，GD3160还可以直接监测IGBT/SiC-Vce/Vds。如果检测到异常高的VCE，SSD电路会迅速（但不是突然）关闭IGBT并锁存并报告故障。

分段驱动操作

分段驱动是指GD3160在关断期间对关断电流进行波形整形和调制栅极阻抗的能力，目的是减轻潜在的高VCE过冲甚至可以减小门极驱动电阻阻值从而降低开关损耗。

错误状态及模拟报告

GD3160通过INTA和INTB中断引脚以及模拟报告AOUT引脚报告状态和实时设备条件（如VGE、VCE、功率设备温度）。

AMUX and ADC

GD3160具有模拟多路复用电路（AMUX），该电路向10位模数转换器（ADC）提供信号。AMUX和ADC允许读取和转换TSENSEA、AMUXIN、VCC、VCCREG和VEE引脚处的电压，以及内部GH温度传感器的输出。转换后的数据可以通过SPI或具有适当SPI命令和寄存器设置的AOUT引脚进行监控。

产品应用

具有适当SPI命令和寄存器设置的AOUT引脚进行监控。

SiC 门极驱动器；

IGBT门极驱动器；

DCDC电源转换器；

汽车牵引逆变器。

审核编辑：汤梓红