Blog về công ty Cung cấp các trình điều khiển cổng ROHM:Điều khiển cổng cô lập,IGBT / MOSFET High / Low Side Gate Driver

Cung cấp Bộ điều khiển cổng ROHM: Bộ điều khiển cổng cách ly, Bộ điều khiển cổng cao/thấp cho IGBT/MOSFET

Công ty TNHH Điện tử Thâm Quyến Mingjiada là nhà phân phối linh kiện điện tử nổi tiếng. Với nhiều năm kinh nghiệm trong lĩnh vực linh kiện điện tử, chúng tôi duy trì kho dự trữ lâu dài các sản phẩm điện tử chính hãng, có sẵn trong kho. Tuân thủ nguyên tắc 'phục vụ và mang lại lợi ích cho khách hàng', chúng tôi cung cấp nhiều loại linh kiện điện tử chất lượng cao.

Lợi thế cung cấp cốt lõi

Đảm bảo sản phẩm chính hãng: Nguồn hàng từ các kênh nhà máy được ủy quyền; toàn bộ dòng sản phẩm trải qua kiểm tra chất lượng của nhà máy khi nhập kho; nghiêm cấm các mặt hàng tân trang, linh kiện mới rời hoặc các bộ phận từ thiết bị đã tháo dỡ; mỗi lô hàng đều đi kèm với tài liệu và thông số kỹ thuật gốc của nhà máy; cung cấp khả năng truy xuất nguồn gốc từ nhà máy để đáp ứng yêu cầu kiểm tra chất lượng sản xuất hàng loạt;

Mức tồn kho đầy đủ: Hai nhà kho của chúng tôi tại Thâm Quyến và Hồng Kông duy trì lượng hàng tồn kho dồi dào quanh năm. Mẫu thử được gửi đi trong vòng 1-3 ngày làm việc; đơn đặt hàng số lượng lớn được xử lý và gửi đi trong vòng 48 giờ, giải quyết hiệu quả các vấn đề của khách hàng về thiếu hụt hàng tồn kho và gián đoạn nguồn cung;

Mô hình mua sắm linh hoạt: Chúng tôi cung cấp ba giải pháp miễn phí: thử nghiệm mẫu số lượng nhỏ (tạo mẫu kỹ thuật), sản xuất thử nghiệm số lượng nhỏ và mua sắm số lượng lớn theo cuộn hoặc pallet, đồng thời đáp ứng yêu cầu lưu kho sản xuất hàng loạt.

I. Tổng quan sản phẩm và kiến trúc kỹ thuật

ROHM, tận dụng quy trình mạch tích hợp điện áp cao SOI độc quyền và công nghệ cách ly biến áp trên chip, đã thiết lập một dòng sản phẩm bộ điều khiển cổng toàn diện bao gồm cả bộ điều khiển cao và thấp không cách ly và bộ điều khiển cách ly. Dòng sản phẩm này hoàn toàn tương thích với các thiết bị nguồn như MOSFET dựa trên silicon, IGBT, MOSFET SiC bán dẫn thế hệ thứ ba và GaN HEMT, trong khi các cấu trúc được hỗ trợ bao phủ các kiến trúc chuyển đổi nguồn chính thống như cầu nửa, cầu đầy, bộ nghịch lưu ba pha, chỉnh lưu đồng bộ và bộ chuyển đổi buck-boost DC-DC.

Dòng sản phẩm được chia thành hai loại chính dựa trên kiến trúc cách ly điện:

Bộ điều khiển cổng cách ly (Dòng BM61 / BM6GD): Tích hợp biến áp trên chip để đạt được sự cách ly điện hoàn toàn giữa phía điều khiển sơ cấp và phía nguồn thứ cấp. Điện áp cách ly định mức bao gồm hai cấp: 2500 Vrms và 3750 Vrms, đáp ứng tiêu chuẩn cách điện UL 1577. Thiết kế này ngăn chặn nhiễu giữa các mạch điện áp cao và thấp do không có điểm nối đất chung, làm cho nó phù hợp với các ứng dụng an toàn chức năng ô tô, an toàn cao và công suất cao.

Bộ điều khiển cổng cao/thấp IGBT/MOSFET (HVIC dòng BM60 / BS / BD): Sử dụng kiến trúc cách ly nổi với nguồn cấp nổi, kênh cao được cấp nguồn thông qua nguồn cấp nổi sử dụng diode bootstrap và tụ bootstrap, trong khi mạch dịch mức điện áp cao tích hợp truyền tín hiệu logic 3.3V/5V sang phía điện áp cao. Điện áp chịu đựng của đất nổi dao động từ 600V đến 1200V; một chip duy nhất đồng thời xuất tín hiệu điều khiển cao và thấp, mang lại chi phí BOM thấp và tích hợp cao, và được tối ưu hóa đặc biệt cho các cấu trúc cầu nửa và cầu ba pha.

II. Phân tích chuyên sâu về dòng sản phẩm bộ điều khiển cổng cách ly

1. Dòng BM61S — Bộ điều khiển cách ly đa năng cấp ô tô cho SiC/IGBT (3750Vrms)

Các mẫu đại diện: BM61S40RFV-C (kênh đơn), BM61S41RFV-C (kênh kép cao và thấp)

Dòng BM61S bao gồm các bộ điều khiển cổng cách ly cấp ô tô của ROHM, được tối ưu hóa cho SiC MOSFET thế hệ thứ ba và IGBT điện áp cao. Với điện áp chịu cách ly lên tới 3750Vrms, chúng được chứng nhận theo tiêu chuẩn ô tô AEC-Q100 Cấp 1 và hỗ trợ phân tích an toàn chức năng (hỗ trợ FS). Với khả năng điều khiển đầu ra ±4A và dải điện áp nguồn phía thứ cấp từ 16V đến 24V, dòng sản phẩm này hoàn toàn phù hợp với yêu cầu điện áp điều khiển 18V điển hình của SiC MOSFET thế hệ thứ ba, đồng thời tương thích ngược với mức điều khiển 15V của IGBT và mức điều khiển 12V của MOSFET silicon.

Dòng thiết bị I/O này có độ trễ lan truyền tối đa chỉ 65 ns và độ rộng xung đầu vào tối thiểu là 60 ns, hỗ trợ các ứng dụng chuyển mạch tần số cao. Về chức năng bảo vệ, thiết bị tích hợp khóa điện áp thấp kép (UVLO) ở cả hai phía đầu vào và đầu ra, bảo vệ quá áp đầu ra (OVP) và kẹp Miller chủ động, ép buộc kéo điện thế cổng xuống tại thời điểm tắt, loại bỏ hoàn toàn việc kích hoạt sai transistor đối diện do dòng Miller gây ra. Mẫu kênh kép BM61S41RFV-C có thể trực tiếp điều khiển cả thiết bị nguồn cao và thấp của cấu hình cầu nửa từ một chip duy nhất, loại bỏ nhu cầu về hai bộ điều khiển cách ly kênh đơn và nguồn điện cách ly bên ngoài, do đó giảm đáng kể diện tích PCB.

Ứng dụng: Được thiết kế cho bộ nghịch lưu truyền động chính ô tô, bộ sạc trên xe (OBC) và bộ chuyển đổi tăng cường DC-DC; Phù hợp cho bộ nghịch lưu chuỗi quang điện 1500V và bộ chuyển đổi nguồn hai chiều (PCS) cho lưu trữ năng lượng thương mại và công nghiệp; phù hợp cho các mô-đun nguồn SiC công nghiệp 1200V.

2. Dòng BM61M — Bộ điều khiển cách ly công nghiệp đa dụng (3750Vrms / 2500Vrms)

Các mẫu đại diện: BM61M41RFV-C (3750Vrms kênh đơn), BM61M22BFJ-C (2500Vrms kênh đơn)

BM61M41RFV-C có điện áp chịu cách ly 3750Vrms và dòng điện điều khiển đầu ra ±4A; điện áp nguồn phía thứ cấp từ 9V đến 24V, độ trễ I/O tối đa 65ns, độ rộng xung đầu vào tối thiểu 60ns, và có tính năng UVLO tích hợp và kẹp Miller chủ động. Được đóng gói trong vỏ SSOP-B10W, đây là một lựa chọn linh hoạt để cách ly Si MOSFET và IGBT cấp công nghiệp.

Mặt khác, BM61M22BFJ-C có định mức cách ly 2500 Vrms, với độ trễ I/O tối đa 60 ns và độ rộng xung đầu vào tối thiểu 60 ns. Nó có tính năng bảo vệ UVLO điện áp thấp tích hợp và được đóng gói trong vỏ SOP-JW8 nhỏ gọn, làm cho nó phù hợp với bộ điều khiển cổng IGBT và silicon MOSFET trong các thiết kế nguồn điện và bộ nghịch lưu công nghiệp bị hạn chế về không gian.

Ứng dụng: Phù hợp cho các ổ đĩa tần số biến đổi công nghiệp, UPS (nguồn điện không gián đoạn), bộ nghịch lưu trong máy hàn và bộ điều khiển cách ly đa dụng cho nguồn điện chuyển mạch.

3. Dòng BM6112 — Bộ điều khiển cách ly đa chức năng với bảo vệ toàn diện (3750 Vrms)

Các mẫu đại diện: BM6112HFV-C, BM6112AFV-C

Dòng BM6112 là dòng sản phẩm bộ điều khiển cách ly của ROHM cung cấp phạm vi chức năng bảo vệ toàn diện nhất, với điện áp chịu cách ly 3750 Vrms và độ trễ I/O là 150 ns. Dòng sản phẩm này tích hợp nhiều chức năng, bao gồm đầu ra tín hiệu lỗi, đầu ra tín hiệu sẵn sàng, khóa điện áp thấp (UVLO), bảo vệ ngắn mạch (SCP), kẹp Miller chủ động, phản hồi trạng thái đầu ra và giám sát nhiệt độ (Temp Monitor), làm cho nó phù hợp với các ứng dụng điều khiển IGBT công suất cao, nơi độ tin cậy và khả năng chẩn đoán là tối quan trọng.

Ứng dụng: Phù hợp cho các bộ nghịch lưu công nghiệp công suất cao, bộ chuyển đổi lưu trữ năng lượng và các tầng nguồn điều khiển chính của ổ đĩa động cơ.

4. BM6108FV-LB — Bộ điều khiển cách ly đa chức năng điều khiển điện áp âm (2500 Vrms)

Mẫu đại diện: BM6108FV-LB

BM6108FV-LB có định mức cách ly 2500Vrms và dòng điện điều khiển đầu ra ±3A. Phía thứ cấp hỗ trợ đầu ra điều khiển lưỡng cực từ 10V đến 24V (dương) và -12V đến 0V (âm), cho phép tắt IGBT và SiC MOSFET một cách đáng tin cậy. Mô hình này tích hợp phát hiện ngắn mạch DESAT, tắt mềm sau khi phát hiện ngắn mạch, giám sát nhiệt độ và kẹp Miller MOSFET bên ngoài, với ngưỡng UVLO là 9.05V/9.55V. Được đóng gói trong vỏ SSOP-B20W, nó cung cấp một giải pháp rất đáng tin cậy để điều khiển các mô-đun IGBT công suất cao.

Ứng dụng: Phù hợp để điều khiển các mô-đun IGBT công suất cao, bộ nghịch lưu động cơ công nghiệp và bộ nghịch lưu quang điện tập trung.

5. Dòng BM6GD — Bộ điều khiển cách ly chuyên dụng cho GaN HEMT (2500 Vrms)

Mẫu đại diện: BM6GD11BFJ-LB

BM6GD11BFJ-LB là bộ điều khiển cổng cách ly đầu tiên của ROHM được tối ưu hóa cho GaN HEMT điện áp cao, với sản xuất hàng loạt dự kiến vào năm 2025. Nó có định mức điện áp cách ly 2500 Vrms, độ trễ I/O tối đa 60 ns, độ rộng xung đầu vào tối thiểu 65 ns (giảm 33% so với các sản phẩm trước đó) và hỗ trợ chuyển mạch tần số siêu cao lên đến 2 MHz.

Mô hình này có thiết kế với các chân sạc/xả cổng riêng biệt (chân nguồn và sink độc lập), cho phép điều chỉnh độc lập độ dốc cạnh lên và cạnh xuống thông qua các điện trở bên ngoài, do đó triệt tiêu chính xác hiện tượng rung điện áp và EMI trong quá trình chuyển mạch GaN tần số cao. Khả năng miễn nhiễm quá độ chế độ chung (CMTI) đạt 150 V/ns, gấp 1,5 lần so với các sản phẩm trước đó, ngăn chặn hiệu quả việc kích hoạt sai do tốc độ chuyển mạch cao của GaN HEMT. Nó có tính năng bảo vệ UVLO tích hợp và được đóng gói trong vỏ SOP-JW8 (4,9 mm × 6 mm × 1,65 mm).

Ứng dụng: Phù hợp cho các nguồn điện máy chủ mật độ cao, bộ sạc nhanh công nghiệp công suất cao, bộ chuyển đổi AC-DC và chuyển đổi nguồn tần số cao dựa trên GaN; cũng phù hợp cho các bộ chuyển đổi nguồn điện áp cao trong robot hình người.

III. Phân tích chuyên sâu về dòng sản phẩm bộ điều khiển cổng cao/thấp IGBT/MOSFET

1. Dòng BM6021x — Bộ điều khiển cao và thấp cấp ô tô 1200V

Các mẫu đại diện: BM60212FV-C (có kẹp Miller), BM60213FV-C (loại cơ bản)

BM60212FV-C là mẫu hàng đầu của ROHM trong dòng bộ điều khiển cổng cao/thấp 1200V. Nó có định mức điện áp nguồn cao lên tới 1200V, được chứng nhận cấp ô tô AEC-Q100 và hỗ trợ phân tích an toàn chức năng. Dải điện áp nguồn là 10V đến 24V, với dòng điện đỉnh đầu ra là 4.5A (sink) / 3.9A (source). Thời gian lên và xuống điển hình đều là 50ns, và thiết bị tương thích với đầu vào logic MCU 3.3V và 5V.

Về tính năng bảo vệ, BM60212FV-C tích hợp khóa điện áp thấp (UVLO) trên cả hai đường nguồn VCCA và VCCB và tích hợp kẹp Miller chủ động. Điều khiển logic đầu ra được thực hiện thông qua ba tín hiệu đầu vào (EN, INA, INB), cung cấp khả năng bảo vệ ở cấp độ phần cứng chống lại các mạch ngắn xuyên qua do dẫn đồng thời của phía cao và phía thấp. Nó được đóng gói trong vỏ SSOP-B20W và hoạt động trong dải nhiệt độ từ -40°C đến 125°C.

BM60213FV-C là mẫu cơ bản trong cùng dòng, có điện áp chịu đựng đất nổi 1200V, thời gian chuyển mạch tối đa 75 ns, độ rộng xung đầu vào tối thiểu 60 ns và UVLO tích hợp; tuy nhiên, nó không bao gồm kẹp Miller và hiện đang được đánh dấu là không khuyến nghị cho các thiết kế mới.

Ứng dụng: Được thiết kế cho bộ sạc trên xe (OBC) và bộ nghịch lưu trên xe ô tô; phù hợp cho các mạch cầu nửa IGBT 1200V công nghiệp, hệ thống UPS và máy hàn.

2. Dòng BS — Bộ điều khiển cao/thấp đa dụng 600V

Mẫu đại diện: BS2114F

BS2114F được định vị là bộ điều khiển cổng cao/thấp đa dụng lớp 600V, với điện áp chịu đựng đất nổi 625V và dòng điện điều khiển đầu ra ±500mA. Nó tích hợp thời gian chết cố định 160ns và bảo vệ UVLO nguồn, và được đóng gói trong vỏ SOP8 nhỏ gọn, làm cho nó trở thành lựa chọn tiêu chuẩn cho các ứng dụng cầu nửa có chi phí nhạy cảm, công suất trung bình đến thấp.

Ứng dụng: Phù hợp cho các bộ nghịch lưu gia đình, bộ nghịch lưu vi mô quang điện quy mô nhỏ và bộ chuyển đổi DC-DC lưu trữ năng lượng 48V.

3. Dòng BD — Bộ điều khiển thấp đơn kênh và bộ điều khiển tích hợp ba pha

Các mẫu đại diện: BD2310G (thấp đơn kênh), BD2320UEFJ-LA (cấp ô tô đơn kênh), BD67871MWV-Z (tích hợp ba pha)

BD2310G là bộ điều khiển cổng đơn kênh với kiến trúc thấp thuần túy, cung cấp đầu ra điều khiển ±4A, với điện áp nguồn VCC từ 4.5V đến 18V và đầu vào logic từ 2.0V đến 5.5V. Nó đạt tốc độ chuyển mạch 15ns và được đóng gói trong vỏ SSOP5 siêu nhỏ gọn, làm cho nó phù hợp với chỉnh lưu đồng bộ điện áp thấp và chuyển mạch phụ của transistor công suất thấp.

BD2320UEFJ-LA là bộ điều khiển đơn kênh cấp ô tô với đầu ra +3.5A/-4.5A và dải điện áp nguồn từ 7.5V đến 14.5V. Nó được đóng gói trong vỏ HTSOP-J8 và đáp ứng các yêu cầu về độ tin cậy cho môi trường ô tô.

BD67871MWV-Z là bộ điều khiển cao/thấp tích hợp ba pha. Nó tích hợp ba mạch cầu nửa — tổng cộng sáu kênh điều khiển — trên một chip duy nhất, với dải điện áp nguồn từ 4.5V đến 60V. Được trang bị công nghệ điều chỉnh dòng điện cổng chủ động TriC3™ độc quyền của ROHM, nó điều chỉnh động dòng điện điều khiển cổng để giảm đồng thời tổn thất chuyển mạch và hiện tượng rung EMI. Nó tích hợp một bộ tính năng bảo vệ toàn diện, bao gồm điều khiển thời gian chết, bảo vệ quá dòng, khóa điện áp thấp và tắt nhiệt, làm cho nó trở thành một giải pháp tích hợp cao cho các ổ đĩa động cơ BLDC ba pha.

Ứng dụng: BD2310G phù hợp cho chỉnh lưu đồng bộ điện áp thấp và điều khiển các thiết bị chuyển mạch nguồn trong nguồn điện phụ của robot hình người; BD67871MWV-Z phù hợp cho động cơ BLDC công nghiệp, dụng cụ điện và ổ đĩa khớp nối trong robot hình người.

IV. Phân tích các chức năng cốt lõi trên toàn bộ dòng sản phẩm

Kẹp Miller chủ động: Dòng điện được ghép qua điện dung Miller được tạo ra tại thời điểm tắt IGBT và SiC MOSFET có thể dễ dàng làm cho thiết bị nguồn phía đối diện bật lên không mong muốn, dẫn đến ngắn mạch cầu nửa. Toàn bộ dòng bộ điều khiển cổng tầm trung đến cao cấp của ROHM có chân kẹp Miller chuyên dụng, ép buộc kéo cổng xuống mức thấp khi tắt, loại bỏ hoàn toàn việc kích hoạt sai do Miller và tăng cường đáng kể độ tin cậy hoạt động lâu dài của các cấu trúc cầu nửa và cầu ba pha.

UVLO kép (Khóa điện áp thấp): Dòng sản phẩm cao/thấp không cách ly có tính năng phát hiện điện áp thấp độc lập trên nguồn điện điều khiển cao và thấp tương ứng; khi điện áp không đủ, đầu ra sẽ bị khóa để ngăn thiết bị nguồn quá nóng và cháy trong khi hoạt động ở vùng tuyến tính. Dòng sản phẩm cách ly có UVLO kép trên cả phía điều khiển sơ cấp và phía nguồn thứ cấp; nếu điện áp ở một trong hai phía trở nên bất thường, bộ điều khiển sẽ bị tắt ngay lập tức và một cờ lỗi sẽ được xuất ra.

Khả năng tương thích mức logic rộng: Toàn bộ dòng sản phẩm hỗ trợ logic MCU tiêu chuẩn 3.3V/5V ở đầu vào, trong khi các mẫu điện áp thấp tương thích với đầu vào 2V, cho phép giao tiếp trực tiếp với các bộ vi điều khiển phổ biến như STM32 của ST, RA của Renesas và C2000 của TI, mà không cần chip dịch mức bổ sung.

Phạm vi nhiệt độ hoạt động rộng: Phạm vi nhiệt độ hoạt động cấp công nghiệp từ -40°C đến 105°C; phạm vi cấp ô tô AEC-Q100 Cấp 1 từ -40°C đến 125°C, bao phủ các điều kiện hoạt động khắc nghiệt như hệ thống quang điện ngoài trời, ổ đĩa điện ô tô, hệ thống servo công nghiệp và robot hình người hoạt động liên tục trong thời gian dài.

Bảo vệ ngắn mạch và tắt mềm: Các mẫu cách ly cao cấp (như BM6108FV-LB) tích hợp DESAT (Phát hiện ngắn mạch quá tải), thực hiện một chuỗi tắt mềm khi IGBT gặp quá dòng, do đó triệt tiêu điện áp đỉnh cực thu và bảo vệ thiết bị nguồn khỏi bị đánh thủng quá áp.