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英飞凌EiceDRIVER™:宽禁带时代的驱动器创新之路

原创
04/30 16:56
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左一英飞凌工业与基础设施业务 高级主任工程师 郑姿清 (Ziqing Zheng)

左二英飞凌工业与基础设施业务大中华区 产品经理 黎嘉健 (Miles Li)

在巨量计算、能源转型和电动交通推动下,功率半导体正进入以碳化硅SiC)、氮化镓GaN)为代表的宽禁带方案新时代。它们不仅提升了器件本身的性能,更带动了全系统工程性能的重构。作为功率器件与控制单元之间的关键环节,驱动器技术迎来了新一轮的技术革新,成为推动功率半导体产业发展的重要力量。

2025年慕尼黑上海电子展期间,英飞凌展出了各种隔离驱动芯片产品以及全新开关电源变压器驱动产品——2EP1xxR全桥变压器驱动器系列。英飞凌工业与基础设施业务高级主任工程师郑姿清、英飞凌大中华区产品经理黎嘉健接受了与非网的专访,详细阐述了英飞凌在驱动类产品的技术创新与系统级价值,展示了其在多个行业应用中的前景。

EiceDRIVER™产品系列介绍

黎嘉健介绍,英飞凌的EiceDRIVER™系列驱动器在隔离技术、驱动能力和抗干扰性等方面进行了创新。这些技术创新不仅提升了驱动器本身的性能,还为高效能、高压、高频应用提供可靠的支持,特别是在碳化硅和氮化镓半导体器件的应用中。

英飞凌隔离驱动芯片采用了磁隔离技术,能够承受高达2300伏的工作电压,并且提升了驱动器在高频、高压条件下的稳定性和抗干扰能力,这在当前的市场趋势中具有重要意义。磁隔离驱动器具有高达300V/ns的CMTI能力,相比市场上大多数光耦和容隔技术,提供了更强的鲁棒性。这使得该驱动器能够在高频和高压应用中保持优异的性能,进一步支持碳化硅和氮化镓半导体器件的应用。最大驱动电流可达18A,显著高于行业主流水平,能够满足多管并联、高功率模块系统的需求,同时简化外围电路设计。黎嘉健表示,EiceDRIVER™隔离驱动产品已在多个高要求应用领域取得显著成绩,包括:光伏逆变器与储能系统、EV充电桩车载电源系统、工业级UPS与伺服驱动系统。

不仅在性能上具有显著优势,EiceDRIVER™系列驱动器还兼顾了性价比。产品兼容市面上主流的光耦和容隔技术,使得客户能够在不牺牲性能的情况下,降低系统成本。黎嘉健表示,英飞凌将通过更具性价比的产品,满足市场对驱动器的多样化需求,尤其是面向大规模光储的市场。

除了推出新的驱动器,英飞凌还提供了专门为隔离驱动器设计的电源IC产品——Power2EP。这一额外的电源供电IC可以满足市面上IGBT和宽禁带半导体器件的供电需求,进一步完善了英飞凌在功率半导体领域的解决方案,确保客户能够获得更加完整和高效的系统级支持。

EiceDRIVER™Power2EP1xxR系列驱动器具有通过硬件可调节的占空比和开关频率功能,能够满足各种功率器件门极电压差异和非对称驱动需求。以EP130R为例,内建可调整控制电路,支持通过外部电阻选择41个不同的频率(50kHz至695kHz),并能够灵活调节占空比配置。这一设计大大提升了跨器件兼容性,适应不同功率器件的集成需求,有助于电源设计的模块化和平台化。

在传统的电源架构中,AC-DC供电通常不足以满足大型系统的需求,而EiceDRIVER™Power系列通过提升驱动电流和隔离技术,为多个子系统提供了更加稳定和高效的电源支持。黎嘉健指出,EiceDRIVER™PowerIC不仅仅是一个简单的隔离电源IC,它能够广泛应用于各类需要隔离驱动的场景,如光伏储能、充电桩、工业电源等。无论是在工业、汽车,还是消费电子领域,该系列产品都具有巨大的市场潜力。

EiceDRIVER™Power2EP1xxR产品四大创新

EiceDRIVER™Power2EP系列驱动器的创新不仅体现在硬件性能的提升上,更在于其针对行业需求的系统性优化。该系列相较于传统的驱动方案,主要集中体现于以下几个方面:

1.占空比可调

不同的功率器件,不同的生产厂家,所需要对应的驱动电压是不一样的。客户可能需要准备多套供电方案。但是利用2EP产品设计的隔离开关电源,可以通过改变占空比来自由分配正负电压值,对于需要负压关断的需求带来极大的便利。大大减少外围器件使用数量,提升电路的整体可靠性。

2.输出全桥结构

在电源设计中,无论正激还是反激电路,如果能使用全桥结构都是能提供输出功率的。但是全桥结构控制相对半桥要复杂。而2EP产品自己内部就集成了合适的全桥控制电路,且自带匹配占空比的过流保护。另外还有短路关断保护和过温关断保护功能,为系统整体可靠工作保驾护航。

3.平台化可配置架构

EiceDRIVER™Power2EP系列在架构设计上实现了平台化。用户可以通过简单的阻容配置,快速实现保护阈值、频率和电压的定制。这使得该系列驱动器能够根据不同的需求,快速适应不同应用场景的变化,实现了“驱动即插即用”。这一设计不仅简化了系统设计,还提高了系统的灵活性,显著降低了客户的开发成本和周期。

4.灵活开关频率调节

郑姿清介绍了EiceDRIVER™Power2EP系列驱动器的另一个显著特点:多频段开关选择。该系列驱动器支持50kHz至695kHz的开关频率,能够满足从小功率到大功率模块的各种需求。针对不同功率等级的应用,客户可以灵活选择不同的开关频率。例如,小功率电源模块通常需要较高的开关频率,以提高响应速度;而对于大功率电源模块,则更倾向于选择较低的开关频率,以降低开关损耗,提高整体效率。

EiceDRIVER™Power2EP系列的设计思路

传统的硅基功率器件通常采用对称的±15V驱动方案,但随着碳化硅和氮化镓等宽禁带半导体材料的广泛应用,这一标准已无法满足新型功率器件的需求。宽禁带材料的器件具有更高的开关速度和更高的工作温度,而其门极电压的需求也相较于传统硅基器件有所不同。例如,SiC和GaN的门极电压要求在不同制造商之间存在显著差异,这对驱动器的设计提出了更高的挑战。

为了解决这一问题,EiceDRIVER™Power2EP系列采用了非对称电压设计,能够调节负电压(如-3V、-5V等),使其适配不同类型的宽禁带功率半导体。通过调整占空比,EiceDRIVER™Power2EP系列能够支持不同门极电压需求的SiC、GaN器件,同时无需重复设计电源部分,只需通过调整外部电阻即可实现兼容。这样的设计提升了驱动器的灵活性,极大地降低了客户设计过程中的复杂性,推动了系统设计的标准化和模块化水平。

总结:如何应对驱动器技术的趋势变化?

黎嘉健向与非网记者介绍,未来五年,驱动器技术将围绕着系统平台化、电源灵活化、接口标准化三个方面持续发展。首先,在电流与电压要求不断增高的背景下,驱动器将逐渐采用更高CMTI和更大电流支持的磁隔离方案,成为主流配置。其次,随着系统对多维度调节的需求增加,驱动器将能够在占空比、频率和电压等多个方面提供可调能力,以适应不同应用场景的需求。最后,驱动IC将逐步转型为“智能电源适配层”,提升与主控芯片之间的数据交互与协同能力,为智能电力系统的实现奠定基础。

为了应对这一趋势变化,英飞凌提出了“性能领先+成本优化”的双轨战略。该战略强调通过提供高性能磁隔离产品、光耦兼容型号以及高性价比的入门级方案,满足不同预算的客户需求,覆盖从消费级到工业级,再到汽车级的所有驱动需求。

此外,英飞凌还将深入推进“在中国、为中国”的本土化战略,围绕运营、创新、生态等方面,不断完善本土技术应用支持能力,提升响应速度和本地化服务能力。面对竞争日益激烈的中国市场,英飞凌继续坚持技术差异化策略,致力于为客户提供具有系统价值的解决方案。展望未来,英飞凌将推出更大输出电流的驱动器,特别是针对多管并联的高功率系统。

笔者认为,EiceDRIVER™Power2EP系列不仅是宽禁带器件与驱动技术结合的成功案例,也为功率半导体系统的高效运行提供了新的解决方案。在这一背景下,英飞凌通过持续创新,不仅提升了功率半导体系统的效率,还为客户提供了更高的设计灵活性和更强的市场适应能力。对于希望在未来能源系统中占据先机的厂商而言,这一系列驱动器无疑是值得信赖的核心部件。

来源: 与非网,作者: 李坚,原文链接: https://www.eefocus.com/article/1835047.html

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英飞凌科技公司于1999年4月1日在德国慕尼黑正式成立,是全球领先的半导体公司之一。其前身是西门子集团的半导体部门,于1999年独立,2000年上市。其中文名称为亿恒科技,2002年后更名为英飞凌科技。总部位于德国Neubiberg的英飞凌科技股份公司,为现代社会的三大科技挑战领域--高能效、移动性和安全性提供半导体和系统解决方案。 英飞凌专注于迎接现代社会的三大科技挑战: 高能效、 移动性和 安全性,为汽车和工业功率器件、芯片卡和安全应用提供半导体和系统解决方案。英飞凌的产品素以高可靠性、卓越质量和创新性著称,并在模拟和混合信号、射频、功率以及嵌入式控制装置领域掌握尖端技术。英飞凌的业务遍及全球,在美国加州苗必达、亚太地区的新加坡和日本东京等地拥有分支机构。

英飞凌科技公司于1999年4月1日在德国慕尼黑正式成立,是全球领先的半导体公司之一。其前身是西门子集团的半导体部门,于1999年独立,2000年上市。其中文名称为亿恒科技,2002年后更名为英飞凌科技。总部位于德国Neubiberg的英飞凌科技股份公司,为现代社会的三大科技挑战领域--高能效、移动性和安全性提供半导体和系统解决方案。 英飞凌专注于迎接现代社会的三大科技挑战: 高能效、 移动性和 安全性,为汽车和工业功率器件、芯片卡和安全应用提供半导体和系统解决方案。英飞凌的产品素以高可靠性、卓越质量和创新性著称,并在模拟和混合信号、射频、功率以及嵌入式控制装置领域掌握尖端技术。英飞凌的业务遍及全球,在美国加州苗必达、亚太地区的新加坡和日本东京等地拥有分支机构。收起

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