在新能源汽車、高效能源轉(zhuǎn)換等關(guān)鍵系統(tǒng)中，功率器件的驅(qū)動(dòng)與保護(hù)性能直接影響整機(jī)可靠性與能效表現(xiàn)。川土微電子全新推出的 CA-IS3217/8-Q1 系列增強(qiáng)型隔離柵極驅(qū)動(dòng)器，目前已正式量產(chǎn)。該產(chǎn)品集成±10A強(qiáng)驅(qū)動(dòng)、隔離ADC（精度±0.5% ，用于母線采樣）、原副邊ASC、快速DESAT保護(hù)與軟關(guān)斷等多項(xiàng)主動(dòng)保護(hù)功能于一體，以系統(tǒng)級(jí)思維重新定義驅(qū)動(dòng)芯片的安全邊界，為SiC/IGBT應(yīng)用提供更高集成度、更高可靠性的驅(qū)動(dòng)解決方案。
01 產(chǎn)品概述
CA-IS3217/8-Q1 是一系列基于電容隔離的集成多種保護(hù)功能的單通道柵極驅(qū)動(dòng)器，可用于驅(qū)動(dòng)SiC、IGBT和MOSFET器件。器件具有先進(jìn)的主動(dòng)保護(hù)功能、出色的動(dòng)態(tài)性能和高可靠性，同時(shí)具有高達(dá)±10A 峰值的拉/灌電流能力。
CA-IS3217/8-Q1 通過 SiO2 電容隔離技術(shù)實(shí)現(xiàn)控制側(cè)與驅(qū)動(dòng)側(cè)的電氣隔離，支持1.5kVRMS的隔離工作電壓、12.8 kVPK 浪涌抗擾度，額定工作電壓下隔離柵壽命超過 40年，同時(shí)具有良好的器件一致性以及>150 kV/μs 的共模瞬態(tài)抗擾度（CMTI）。
CA-IS3217/8-Q1 具有PWM輸出的隔離采樣功能（ANW版本），可用于溫度采樣，包含NTC或熱敏二極管等，以及母線電壓采樣等功能。
CA-IS3217/8-Q1 具有以下多重保護(hù)功能：快速過流和短路檢測(cè)、有源短路保護(hù)、有源米勒鉗位、主動(dòng)下拉、短路鉗位、軟關(guān)斷、故障報(bào)告、控制和驅(qū)動(dòng)側(cè)電源UVLO，同時(shí)針對(duì)SiC和IGBT開關(guān)行為進(jìn)行了優(yōu)化，并提高了可靠性。CA-IS3217/8-Q1 全系列采用SOIC-16寬體封裝，爬電距離和間隙距離大于8mm。
圖1 CA-IS3217-Q1系統(tǒng)典型應(yīng)用圖
02 特性
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5.7 kVRMS耐壓等級(jí)的單通道隔離柵極驅(qū)動(dòng)器
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驅(qū)動(dòng)最高達(dá) 2121 VPK的 SiC MOSFET和 IGBT
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VDD電源耐壓最大 36 V（VDD–VEE）
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±10A 峰值驅(qū)動(dòng)電流能力
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內(nèi)置 5A 峰值電流有源米勒鉗位
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200ns 響應(yīng)時(shí)間的快速 DESAT 保護(hù)功能
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短路故障時(shí) 400 mA (IGBT)或1 A (SiC) 軟關(guān)斷
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驅(qū)動(dòng)側(cè)和控制側(cè)獨(dú)立的ASC 輸入控制，用于在系統(tǒng)故障時(shí)強(qiáng)制開通功率管（CA-IS3217/8LNW-Q1和CA-IS3217/8SNW-Q1版本）
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集成隔離ADC功能（CA-IS3217/8ANW-Q1版本），可用于溫度采樣和母線采樣
- AIN范圍 0.04 V~4.96 V
- APWM輸出精度 ±0.5%
- APWM輸出頻率 10 kHz
- 200 μA內(nèi)置電流源可選
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過飽和故障時(shí)，F(xiàn)LT警告，通過RST/EN復(fù)位
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快速響應(yīng)的RST/EN關(guān)斷/使能
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輸入引腳上40 ns（典型值）瞬態(tài)和脈沖抑制功能
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12 V VDD UVLO 和電源READY指示功能
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直通死區(qū)保護(hù)
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延時(shí)特性：
- 130 ns（最大值）傳播延遲
- 30 ns（最大值）脈寬失真
- 30 ns（最大值）器件間延時(shí)匹配
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高共模瞬態(tài)抗擾度：150 kV/μs（最小值）
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SOIC-16 寬體封裝，爬電距離和間隙距離 >8mm
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額定工作電壓下隔離柵壽命大于40年
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工作結(jié)溫（TJ）范圍 ：–40°C至 150°C
03 典型應(yīng)用場(chǎng)景
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汽車電驅(qū)逆變器
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新能源車載充電器（OBC）
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汽車高壓DC-DC變換器
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直流快速充電樁
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工業(yè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)、光伏/儲(chǔ)能逆變器
04 隔離ADC特性
CA-IS3217/8-Q1 系列集成了高精度隔離SAR ADC功能，將驅(qū)動(dòng)側(cè)AIN 引腳的模擬輸入信號(hào)經(jīng)過增強(qiáng)隔離柵傳輸至控制側(cè)APWM引腳的占空比輸出信號(hào)，MCU可直接計(jì)算占空比信號(hào)或外置RC濾波后MCU讀取模擬量，如下圖所示可實(shí)現(xiàn)隔離溫度采樣或母線電壓采樣等功能。AIN引腳內(nèi)部集成一個(gè)200μA電流源，精度為±3%，可為熱敏二極管提供正向偏壓或在溫度感應(yīng)電阻器上產(chǎn)生壓降。
AIN電壓支持0.04 V - 4.96 V滿量程輸入，則APWM占空比從99.2% - 0.8%線性變化。不同溫度下滿量程精度可滿足±0.5%，無需校準(zhǔn)。APWM工作頻率為10 kHz。
APWM占空比滿足如下公式:
DutyAPWM（%）= -20 × VAIN +100
圖2 隔離ADC典型應(yīng)用圖
如下圖所示，基于CA-IS3217-Q1 產(chǎn)品實(shí)驗(yàn)室實(shí)測(cè)隔離ADC精度結(jié)果，在有效輸入0.04-4.96 V范圍內(nèi)，每1 mV 取樣一次，其結(jié)果在不同溫度下滿量程總誤差約 ±10 mV，可達(dá)到 ±0.2% 精度。
圖3 隔離ADC輸入電壓與總誤差關(guān)系
05 小結(jié)
CA-IS3217/8-Q1 系列是川土微電子在“隔離+驅(qū)動(dòng)+采樣+保護(hù)”技術(shù)路徑上的重要突破。它不僅延續(xù)了川土微在電容隔離與柵極驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域的技術(shù)積累，更通過高度集成化的主動(dòng)保護(hù)策略與可配置采樣功能，大幅提升了系統(tǒng)層面的功能安全與設(shè)計(jì)靈活性。
未來，川土微將繼續(xù)圍繞客戶在新能源汽車、能源基礎(chǔ)設(shè)施等領(lǐng)域的核心需求，持續(xù)拓展高性能、高可靠性隔離類芯片產(chǎn)品組合，助力客戶構(gòu)建更安全、更高效的下一代電力電子系統(tǒng)。
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