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|集成自举二极管和600V三相栅极驱动器加速三相电机应用( 二 )


图2中RL负载为200 μH、16 Ω ， 且为了模拟PCB布局较差时引入的杂散电感的影响 ， 选了几个电感（0.19 μH, 0.45 μH, 0.82 μH）可与低侧IGBT串联 。
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图2 负压现象分析电路
图3为杂散电感为0.82 μH时的现象：输出由300V摆动至0V ， 负压尖峰最小峰值为-127V且保持148ns 。 经过几次的切换 ， 没有任何损坏或者运转失常 。
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图3 杂散电感为0.82 μH时通道1输出存在-127V负压尖峰
自举二极管
STDRIVE601内部自举二极管采用额定600V MOSFETs实现 ， 其在LVG输出打开时经由主电源（VCC）给每个通道的自举电容充电 。 这避免了使用大且贵的外部高压二极管 。
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图4 STDRIVE601自举二极管和传统自举二极管对比
内置自举电路导通 ， 有一个正向偏置 ， 不存在实际二极管中的偏置电压 。 图4展示了这两者的区别 ， 其表示了STDRIVE601自举二极管和传统自举二极管的I-V（电流-电压）转移曲线 。 对于给定电流 ， 这一特征在剩余电压降方面优势突出 ， 且可在电压降较小时也可对自举电容进行充电 ， 而传统二极管对此稍显乏力 。
过流智能关断保护
【|集成自举二极管和600V三相栅极驱动器加速三相电机应用】STDRIVE601内置了一个比较器 ， 该比较器通过智能关断（SmartSD）电路进行故障保护 。
SmartSD电路可在过载或过流时关断栅极驱动器 ， 且故障检测至实际输出关断之间的延时仅360ns 。 保护干预时间与故障后的禁用时间相互独立 ， 且保护响应速度为市场上其他栅极驱动器的两倍 。 这允许设计者在不增加内部保护延迟时间的情况下 ， 将故障事件后输出的禁用时间增加到非常大的值 。 禁用时间取决于外部电容COD的容值和可选的连接到OD引脚的上拉电阻的阻值（见图5） 。
用于智能关断的比较器具有一个内部参考电压VREF且其连接到反相输入端 ， 同相输入端连接至引脚CIN 。 比较器的CIN引脚可连接至外部分流电阻 ， 进而实现简单快速的过流保护功能 。 比较器输出信号经滤波后输入到SmartSD逻辑单元 ， 其滤波时间为固定时间tFCIN（约300ns） 。
VREF阈值典型值为460 mV ， 比较器输入（CIN）滞环电压约为70 mV 。 当CIN引脚上脉冲电压高于VREF时 ， SmartSD逻辑被触发并立即将驱动器输出置低（OFF） 。 同时 ， 故障引脚（FAULT）强制置低来指示该事件（例如输入到微控制器）且OD开始让外部电容COD放电以设置故障事件的输出禁用时间 。 一旦输出禁用时间到期 ， FAULT引脚将释放且驱动器输出重新跟随输入引脚 。
总禁用时间由如下两部分组成：
OD解锁时间（图5中t1） ， 即电容COD放电至VSSDl阈值的时间 。 SmartSD比较器被触发时放电立即开始 。
OD重启时间（图5中t2） ， 即电容COD重新充电至VSSDh阈值的时间 。 当OD上电压达到VSSDl ， 故障状态清除(CIN < VREF - CINhyst) ， OD内部MOSFET关闭 ， 此时COD重新充电 。 这个时间是禁用时间的主要组成部分 。
当OD未经外部上拉时 ， 外部电容COD放电时间常数取决于COD和内部MOSFET的特性（如下方程（1）所示） ， 重启时间取决于内部电流源IOD和电容COD（如下方程（2）所示）
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