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[FAQ] [参考译文] [常见问题解答]:在高电压 HVAC 应用中选择什么栅极驱动器、为什么?

Guru**** 647180 points
Other Parts Discussed in Thread: UCC27712-Q1, UCC5350-Q1, UCC27624-Q1
请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

https://e2e.ti.com/support/power-management-group/power-management/f/power-management-forum/1181922/faq-what-gate-driver-to-choose-in-high-voltage-hvac-application-and-why

器件型号:UCC21530-Q1

为了提高效率和行驶里程、电动汽车的主要趋势是电池电压从400V 增加到800V 或更高。 出于同样的原因、800V 系统也可能从硅基 IGBT 转向功率级的碳化硅(SiC) MOSFET。 这些变化将影响 HVAC 交流压缩机和 PTC 加热器等高电压 HVAC 应用中栅极驱动器的挑战和选择。

在了解栅极驱动器的要求和解决方案之前,我们先了解一下高压 HVAC 交流压缩机应用中的典型架构。 为了采用平台方法并保持解决方案的成本效益、最常用的是具有隔离通信功能的架构、如下所示。

图1具有隔离式通信架构的高压压缩机

电压和晶体管的变化导致栅极驱动器电平上的两个主要变化。 第一个是需要支持高于传统非隔离式半桥驱动器最大700V 的电压、因此需要使用隔离式栅极驱动器来支持更高的电压。 第二个是包含充分驱动 IGBT 或 SiC 晶体管的功能。

下表列出了 IGBT 和 SiC 晶体管的一些有用特性以及它们为何受到关注:

功能

为何重要

分离输出

·      减少物料清单和空间

·      有助于防止误导通

可编程死区时间

·      防止击穿

·      较小的死区时间可提高效率

较小的传播延迟和延迟匹配

·      有助于减少死区时间并提高效率

欠压锁定(UVLO)

·      UVLO 阈值越高、限制导通损耗

米勒钳位

·      有助于防止低侧电源开关误导通

去饱和保护(DESAT)

·      防止电源开关的去饱和操作导致过热

互锁保护

·      防止高侧和低侧电源开关同时打开

有关更多详细信息、请参阅此应用手册

对于<700V 的电池电压、可以考虑使用哪些栅极驱动器解决方案?

在额定电压低于700V 的 HVAC 交流压缩机应用中、UCC27712-Q1等半桥栅极驱动 器具有一些有用的功能、例如互锁和死区时间功能、因此非常适合使用。

对于大于700V 的电池电压、可以考虑使用哪些栅极驱动器解决方案?

对于高于700V 的电池电压,由于传统的非隔离式半桥驱动器只能支持700V 的最大额定电压,因此压缩机和 PTC 加热器都需要栅极驱动器侧的功能隔离来承受电压。 两种可能的架构为:

  1. 单芯片解决方案、每个电机相位都具有双通道隔离式栅极驱动器– 每个相位的高侧和低侧功率级都由隔离式栅极驱动器驱动、因此需要3个双通道器件
  2. 双芯片解决方案、具有用于高侧的单通道隔离式驱动器和用于低侧的单通道驱动器、无论是隔离式驱动器还是非隔离式驱动器。

图2双通道隔离式栅极驱动器

与双芯片解决方案相比、双通道栅极驱动器具有多种优势、包括内置可编程死区时间、更好的通道间匹配以及更小的电路板尺寸。 UCC21530-Q1 是高压压缩机的双通道隔离式栅极驱动器的一个很好示例。

图3隔离式高侧驱动器/非隔离式低侧驱动器

使用双单通道栅极驱动器解决方案可提供更大的灵活性、从而使驱动器更靠近晶体管、从而优化栅极驱动环路、并自然增加高电压应用中所需的通道间距、而无需保形涂层。 在低侧使用非隔离式栅极驱动器有助于降低解决方案成本。 高侧采用 UCC5350-Q1、 低侧采用 UCC27624-Q1、是高压压缩机或 PTC 加热器的理想解决方案。

电源培训视频:https://training.ti.com/search-catalog/field_language/ZH-CN?keywords=%E7%94%B5%E6%BA%90%E7%AE%A1%E7%90%86&start%5Bdate%5D=&end%5Bdate%5D=

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