onsemi NCx57080y/NCx57081y：高性能IGBT/MOSFET栅极驱动器的卓越之选

在电力电子设计领域，IGBT和MOSFET作为关键的功率开关器件，其驱动电路的性能直接影响着整个系统的效率和可靠性。今天，我们就来深入探讨一下安森美（onsemi）推出的NCx57080y和NCx57081y系列高电流单通道IGBT/MOSFET栅极驱动器。

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产品概述

NCx57080y和NCx57081y具备3.75 kVrms的内部电流隔离，专为高功率应用中的高系统效率和可靠性而设计。该系列驱动器接受互补输入，并根据引脚配置提供多种选项，如有源米勒钳位（版本A）、负电源（版本B）以及独立的高低（OUTH和OUTL）驱动器输出（版本C），为系统设计提供了极大的便利。它能适应3.3 V至20 V的宽输入偏置电压和信号电平范围，并且采用窄体SOIC - 8封装。
 

方框图

显著特性

高输出电流能力

该驱动器具有高达±6.5 A的高峰值输出电流，能够快速地对IGBT或MOSFET的栅极电容进行充放电，从而实现快速的开关动作，有效降低开关损耗。

米勒钳位功能

版本A的低钳位电压降消除了对负电源的需求，可防止虚假的栅极导通。在IGBT或MOSFET关断期间，CLAMP引脚能够提供钳位功能，将米勒电流通过低阻抗的CLAMP晶体管吸收，避免因米勒效应导致的器件误开启。

精准的传播延迟匹配

短传播延迟且匹配精确，确保了驱动器在不同工作条件下都能稳定、同步地驱动IGBT或MOSFET，减少了开关过程中的时间差异，提高了系统的稳定性。

宽偏置电压范围

支持宽范围的偏置电压，包括负VEE2（版本B），能够适应不同的电源配置，增强了驱动器的通用性和适应性。

高抗干扰能力

具备高瞬态抗扰度和高电磁抗扰度，能够在复杂的电磁环境中稳定工作，减少外界干扰对驱动器性能的影响。

安全认证

通过了UL1577认证，可承受3750 VACRMS 1分钟的耐压测试，同时DIN VDE V 0884 - 11认证也在申请中，满足了严格的安全和法规要求。

引脚连接与功能

输入侧引脚

• VDD1：输入侧电源，需连接高质量的旁路电容到GND1，且应靠近引脚放置，以确保电源的稳定性。欠压锁定（UVLO）电路确保当电源电压高于VuvLo1 - OUT - ON时，器件才能正常工作。
• IN+和IN -：非反相和反相栅极驱动器输入，内部有钳位和等效的上拉/下拉电阻，确保在无输入信号时输出为低电平。同时，输入信号需要满足最小正或负脉冲宽度要求，驱动器输出才会响应。
• GND1：输入侧接地参考。

输出侧引脚

• VDD2：输出侧正电源，工作范围从UVLO2到其最大允许值，同样需要连接高质量的旁路电容到GND2。
• GND2：输出侧栅极驱动参考，连接到IGBT发射极或MOSFET源极。
• OUT（版本A和B）：驱动器输出，为IGBT/MOSFET栅极提供合适的驱动电压和源/灌电流，启动时OUT会主动拉低。
• OUTH和OUTL（版本C）：分别为高和低驱动器输出，为IGBT/MOSFET栅极提供相应的驱动电压和源/灌电流，启动时OUTL会主动拉低。
• CLAMP（版本A）：在关断期间为IGBT/MOSFET栅极提供钳位保护，当该引脚电压低于VCLAMP - THR时，内部N FET导通。
• VEE2（版本B）：输出侧负电源，需连接高质量的旁路电容到GND2。

电气特性

电源电压相关特性

驱动器的UVLO电路确保了在电源电压低于或高于特定阈值时，输出能够正确地开启或关闭。例如，VUVLO1 - OUT - ON和VUVLO1 - OUT - OFF分别定义了输入侧电源的输出使能和禁用阈值，而VUVLO2 - OUT - ON和VUVLO2 - OUT - OFF则对应输出侧电源。

逻辑输入和输出特性

输入信号的高低电平阈值（VIL和VIH）与VDD1相关，且具有一定的输入滞后电压（VIN - HYST），以提高抗干扰能力。同时，输入信号需要满足最小脉冲宽度要求，才能保证驱动器输出的正确响应。

驱动器输出特性

驱动器输出的高低状态电压（VOUTH1和VOUTL1）以及峰值驱动电流（IPK - SNK1和IPK - SRC1）等参数，决定了其对IGBT或MOSFET的驱动能力。在不同的负载电流和温度条件下，这些参数会有一定的变化范围。

动态特性

传播延迟、上升时间和下降时间等动态特性对于驱动器的开关速度和同步性至关重要。NCx57080y和NCx57081y在不同的输入电压和负载电容条件下，都能保持相对稳定的传播延迟和快速的上升/下降时间。

典型应用

电机控制

在电机驱动系统中，该驱动器能够快速、准确地驱动IGBT或MOSFET，实现电机的高效调速和精确控制，提高电机的运行效率和稳定性。

不间断电源（UPS）

为UPS中的功率开关器件提供可靠的驱动，确保在市电中断时能够迅速切换到备用电源，保障负载设备的正常运行。

汽车应用

满足汽车电子系统对可靠性和安全性的严格要求，可用于电动汽车的电机驱动、电池管理等系统中。

工业电源

在工业电源中，驱动器能够提高电源的转换效率和稳定性，减少功率损耗，延长设备的使用寿命。

太阳能逆变器

为太阳能逆变器中的IGBT或MOSFET提供高效的驱动，将太阳能电池板产生的直流电转换为交流电，并入电网或供负载使用。

设计注意事项

电源去耦

为了确保驱动器的稳定工作，需要在电源引脚（VDD1、VDD2和VEE2）附近连接合适的去耦电容。对于大多数应用，建议使用100 nF + 4.7μF低ESR陶瓷电容的并联组合；对于栅极电容超过10 nF的IGBT模块，可能需要更高的去耦电容值（如100 nF + 10μF）。

输入保护

当应用中使用独立或分离的电源为控制单元和驱动器输入侧供电时，所有输入引脚都应通过串联电阻进行保护，以防止在驱动器电源故障时，输入保护电路过载而损坏驱动器。

布局设计

合理的布局设计对于减少电磁干扰和提高驱动器性能至关重要。应尽量缩短引脚之间的连线长度，特别是CLAMP引脚与IGBT/MOSFET栅极之间的连线，以降低寄生电感和电阻的影响。同时，参考推荐的布局图（如图35）进行设计，能够更好地保证驱动器的稳定性和可靠性。

综上所述，onsemi的NCx57080y和NCx57081y系列栅极驱动器凭借其出色的性能、丰富的功能和广泛的应用场景，为电子工程师在设计高功率应用系统时提供了一个优秀的选择。在实际应用中，我们需要根据具体的需求和工作条件，合理选择驱动器的版本和配置，并注意相关的设计注意事项，以充分发挥其优势，实现系统的高效、稳定运行。你在使用类似的栅极驱动器时，遇到过哪些问题或有什么独特的设计经验呢？欢迎在评论区分享交流。