Firmenblog über Rohm-Gate-Treiber recyceln:Isolierte/IGBT/MOSFET/High Side/Low Side-Gate-Treiber

Recyceln Sie Rohm-Gate-Treiber: Isolierte/IGBT-/MOSFET-/High-Side-/Low-Side-Gate-Treiber

Shenzhen Mingjiada Electronics Co., Ltd.ist seit fast 30 Jahren auf den Bereich des Recyclings elektronischer Komponenten spezialisiert. Als weltweit renommierter Händler und Recycler elektronischer Komponenten engagieren wir uns seit langem für das Recycling verschiedener elektronischer Chips und bieten hochwertige Bareinkäufe, Vor-Ort-Bewertungen und sofortige Abrechnungsdienste an, um Unternehmen dabei zu helfen, Lagerbestände schnell abzuräumen, Kapital zurückzugewinnen und Lagerkosten zu senken.

[Recyclingvorteile]

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I. Produktübersicht

Durch den Einsatz des SOI-Prozesses für integrierte Hochspannungsschaltkreise und der On-Chip-Mikrotransformator-Isolationstechnologie von ROHM haben wir eine umfassende Produktlinie aufgebaut, die nicht-isolierte High-Side- und Low-Side- sowie isolierte ein- und zweikanalige isolierte Gate-Treiber-Produktlinien umfasst und vollständig kompatibel mit Leistungsgeräten wie Silizium-MOSFETs, IGBTs, SiC-MOSFETs der dritten Generation und GaN-HEMTs ist. Diese Produkte decken ein breites Spektrum von Hoch- und Niederspannungs-Stromumwandlungsanwendungen ab, darunter industrielle Frequenzumwandlung, Photovoltaik-Energiespeicherung, elektrische Antriebssysteme für Kraftfahrzeuge, Server-Stromversorgungen, USV-Systeme und Stromumwandlung für humanoide Roboter.

Die Produktlinien werden je nach Architektur in zwei Hauptgruppen eingeteilt:

Nicht isolierte High- und Low-Side-Gate-Treiber (Serie BM60/BS/BD HVIC): Bootstrap-Floating-Ground-Architektur, 600 V–1200 V Hochspannungs-Floating-Ground-Spannungsfestigkeit, speziell für Halbbrücken- und Dreiphasenbrückenkonfigurationen, bietet niedrige Kosten und hohe Integration;

Isolierte Gate-Treiber (isolierte Serie BM61/BM6GD): mit On-Chip-Transformator-basierter elektrischer Isolierung, mit Isolationsfestigkeitsspannungen von 2500 Vrms/3750 Vrms; vollständige Trennung von Hoch- und Niederspannungskreisen; geeignet für Hochspannungssicherheitsstandards, funktionale Sicherheit im Automobilbereich und Hochleistungs-IGBT/SiC-Antriebsanwendungen;

Beide Produktkategorien unterstützen unabhängige High-Side- und Low-Side-Ansteuerung mit Optionen für einkanalige, zweikanalige und dreiphasige integrierte Lösungen. Sie verfügen über mehrere Schutzfunktionen – darunter UVLO (Unterspannungssperre), aktive Miller-Klemmung, Überspannungsschutz und Kurzschlusserkennung – und sorgen gleichzeitig für ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Schalteffizienz, EMI-Unterdrückung und langfristiger Betriebszuverlässigkeit.

II. Analyse der zentralen technischen Architektur und Klassifizierung

(1) Nicht isolierte High-Side-/Low-Side-Gate-Treiber (HVIC Bootstrap-Serie, zur Ansteuerung von IGBTs/MOSFETs)

1. Kernbetriebsprinzip

Unter Verwendung des bewährten SOI-Prozesses (Silicon-on-Insulator) von ROHM wird der High-Side-Kanal über eine Bootstrap-Diode und einen Bootstrap-Kondensator mit einer erdfreien Stromversorgung versorgt, sodass keine isolierte Stromversorgung erforderlich ist. Eine integrierte Hochspannungs-Pegelumsetzungsschaltung ermöglicht die Übertragung von 3,3V/5V-Logiksignalen von der Steuerseite zur 1200V-Hochspannungsseite. Ein einzelner Chip gibt gleichzeitig sowohl High-Side- als auch Low-Side-Ansteuersignale aus, unterstützt Halbbrücken-, Vollbrücken- und Dreiphasen-Wechselrichtertopologien und treibt N-Kanal-MOSFETs und IGBT-Leistungsgeräte direkt an.

2. Repräsentative Modelle und Schlüsselparameter

BM60212FV-C (Automobiltauglicher 1200-V-Zweikanal-High-Side- und Low-Side-Treiber)

Erdungsspannungsfestigkeit: 1200 V; Automobilzertifizierung nach AEC-Q100 Klasse 1; unterstützt die Analyse der funktionalen Sicherheit;

Versorgungsspannungsbereich: 10–24 V; eingebaute aktive Miller-Klemmung und UVLO-Unterspannungsschutz;

Typische Anstiegs-/Abfallverzögerung: 55 ns; kompatibel mit 3,3 V/5 V MCU-Logikeingängen;

Anwendungen: On-Board-Ladegeräte (OBCs), On-Board-Wechselrichter und industrielle 1200-V-IGBT-Halbbrückenschaltungen.

BS2114F (600-V-Allzweck-High-Side- und Low-Side-Treiber)

Erdungsspannungsfestigkeit: 625 V; Ausgangstreiberstrom: ±500 mA;

Integrierte feste Totzeit von 160 ns, Netzteil UVLO, kompaktes SOP8-Gehäuse;

Anwendungen: Haushaltswechselrichter, kleine PV-Mikrowechselrichter, 48-V-Energiespeicher-DC/DC-Wandler.

BD2310G (Dedizierter Einzelkanal-Low-Side-Treiber)

Reine Low-Side-Architektur, 4 A Senken-/Quellenstrom, ultrakompaktes SSOP5-Gehäuse;

Logikeingang 2,0–5,5 V, VCC 4,5–18 V, 15 ns Hochgeschwindigkeitsumschaltung;

Geeignet für: Niederspannungs-Synchrongleichrichtung, Low-Side-MOSFET/IGBT-Hilfsschalter und Hilfsstromschaltertreiber für humanoide Roboter.

BD67871MWV-Z (Integrierter dreiphasiger High-Side- und Low-Side-Treiber, aktiver TriC3™-Gate-Treiber)

Integrierte drei Halbbrückenschaltungen (6 High-Side- und Low-Side-Treiber), 4,5–60 V großer Spannungsbereich;

ROHMs exklusive dynamische Gate-Stromregelung TriC3™ reduziert gleichzeitig Schaltverluste und EMI-Klingeln;

Integrierter umfassender Schutz einschließlich Totzeit-, Überstrom-, Unterspannungs- und thermischer Abschaltung;

Geeignet für: industrielle BLDC-Motoren, Elektrowerkzeuge und Gelenkservoantriebe humanoider Roboter.

3. Produktvorteile

Hochspannungstrennung durch SOI-Verfahren; Durch die interne Chipisolierung sind keine externen Optokoppler oder Trenntransformatoren mehr erforderlich, wodurch die Stücklistenkosten gesenkt werden.

Die Single-Chip-Integration von High- und Low-Side-Doppelkanälen vereinfacht die Peripherieschaltung der Halbbrücke und reduziert parasitäre Induktivitäten beim PCB-Routing;

Die aktive Miller-Klemmung unterdrückt die fehlerhafte Leitung des Miller-Stroms beim Ausschalten des IGBT/MOSFET und verhindert so eine direkte Leitung zwischen dem oberen und unteren Schalter und einen anschließenden Geräteausfall.

Erhältlich in Automobil- und Industriequalität, mit einem breiten Betriebstemperaturbereich von –40 °C bis 125 °C, geeignet für anspruchsvolle Betriebsbedingungen.

(II) Isolierter Gate-Treiber (On-Chip-Transformator-Isolierung, kompatibel mit IGBT/MOSFET/SiC/GaN)

1. Kernbetriebsprinzip

Unter Verwendung des proprietären On-Chip-Mikrotransformator-Integrationsprozesses von ROHM werden der Trenntransformator, die Signalmodulation und -demodulation sowie Hoch-/Niederspannungs-Ansteuerschaltungen auf einem einzigen Chip integriert, wodurch eine vollständige elektrische Isolierung zwischen der Steuerseite (Niederspannungs-MCU) und der Leistungsseite (Hochspannungs-IGBT/SiC) erreicht wird. Die Isolationsfestigkeit beträgt bis zu 3750 Vrms und erfüllt damit den Isolationsstandard UL1577; Ein doppelter unabhängiger UVLO-Schutz sowohl auf der Eingangs- als auch auf der Ausgangsseite stellt sicher, dass es zwischen Hoch- und Niederspannungsschaltkreisen keine gemeinsame Massestörung gibt, wodurch verhindert wird, dass Hochspannungsübersprechen den Hauptcontroller beschädigt, wodurch er für Geräte mit hoher Leistung und hohem Sicherheitsniveau geeignet ist.

2. Aufschlüsselung der Hauptproduktlinien

(1) BM61S-Serie (universelle isolierte Treiber für SiC/IGBT, Automobilqualität 3750 Vrms)

Repräsentative Modelle: BM61S40RFV-C (Einkanal), BM61S41RFV-C (Zweikanal, High-Side und Low-Side)

Isolationsfestigkeit von 3750 Vrms; Automobilklasse AEC-Q100 Klasse 1; unterstützt die funktionale Sicherheit;

Ausgangsantriebsstrom von ±4A; sekundärseitige Versorgungsspannung von 16–24V; perfekt abgestimmt auf die 18-V-Antriebsspannung von SiC-MOSFETs der dritten Generation;

Integrierte aktive Miller-Klemmung, zweikanaliger Ein-/Ausgangs-UVLO und Überspannungsschutz (OVP);

Maximale E/A-Ausbreitungsverzögerung von 65 ns, minimale Eingangsimpulsbreite von 60 ns, Unterstützung von Hochfrequenzschaltungen;

Zweikanalmodelle können die High-Side- und Low-Side-Leistungsgeräte einer Halbbrücke direkt ansteuern, sodass zwei isolierte Einkanaltreiber nicht mehr erforderlich sind.

Anwendungen: Kfz-Hauptwechselrichter, große gewerbliche und industrielle Energiespeicherwandler, 1500-V-Photovoltaik-Wechselrichter und industrielle 1200-V-SiC-Leistungsmodule.

(2) BM6GD-Serie (GaN-dedizierte isolierte Treiber mit großer Bandlücke)

Repräsentatives Modell: BM6GD11BFJ-LB

2500 Vrms Isolationsspannungsfestigkeit, speziell für Hochspannungs-GaN-HEMTs optimiert;

Separate Gate-Lade-/Entlade-Pins ermöglichen die unabhängige Einstellung der steigenden und fallenden Flankensteilheit, um hochfrequentes Klingeln in GaN zu unterdrücken;

Unterstützt Ultrahochfrequenz-Schalten bis zu 2 MHz und nutzt so die Vorteile der Hochfrequenz-Miniaturisierung von GaN-Geräten;

Dualer Ein-/Ausgangs-UVLO mit schmaler Impulsantwort, geeignet für Server-Netzteile mit hoher Dichte, schnell aufladbare Hochleistungsmodule und Hochspannungs-Stromumwandlungseinheiten für humanoide Roboter.

3. Kernvorteile isolierter Produkte

Maximale Sicherheitsbewertung: 3750 Vrms hohe Isolierung, konform mit PV-, Energiespeicher- und Automobil-Hochspannungsisolationsstandards, wodurch die Komplexität des Sicherheitsdesigns reduziert wird;

Führende Integration: On-Chip-Transformatoren ersetzen externe Optokoppler und isolierte Netzteile, was das PCB-Layout erheblich vereinfacht und die Gesamtgröße der Einheit reduziert.

Optimiert für Geräte mit großer Bandlücke: Sekundärseitige Antriebsspannungsbereiche decken die Antriebsanforderungen für 18 V SiC, 15 V IGBT, 12 V Si MOS und 6–10 V GaN ab;

Hohe Störfestigkeit: Die Transformatorisolierung eliminiert die mit Optokopplern verbundenen Probleme der Temperaturdrift und alterungsbedingten Dämpfung und bietet im Vergleich zu Antrieben auf Optokopplerbasis eine überlegene Stabilität unter Hochtemperatur- und Hochfrequenz-Betriebsbedingungen.

Umfassender Schutz für alle Szenarien: Integrierte Miller-Klemmung, zweikanalige DESAT-Erkennung für Unterspannung, Überspannung und Kurzschluss sowie Fehlersignalausgabe.

III. Allgemeine Kernfunktionen (Standard im gesamten Spektrum an High-Side-, Low-Side- und isolierten Treibern)

1. Aktive Miller-Klemmung (Active Miller Clamp)

IGBTs und SiC-MOSFETs erzeugen im Moment des Ausschaltens Miller-Ströme, die leicht zu einer fehlerhaften Leitung des gegenüberliegenden Leistungsgeräts und damit zu einem Durchgangskurzschluss führen können. Das gesamte Gate-Treiber-Sortiment von ROHM verfügt über einen speziellen Miller-Klemmstift; Dadurch wird das Gate-Potential während des Ausschaltens zwangsweise niedrig gehalten, wodurch eine durch Miller verursachte Fehlauslösung vollständig eliminiert wird, was die Zuverlässigkeit von Halbbrücken- und Dreiphasenbrückenkonfigurationen erheblich erhöht und das Risiko eines Geräteausfalls verringert.

2. Dualer UVLO-Unterspannungssperrschutz

Nicht isolierte Serie: Unabhängige Unterspannungserkennung für High-Side- und Low-Side-Antriebsstromversorgungen; Der Ausgang wird gesperrt, wenn die Spannung nicht ausreicht, wodurch verhindert wird, dass Leistungsgeräte im linearen Bereich überhitzen und durchbrennen.

Isolierte Serie: Dual-UVLO für die Steuerseite (Primärseite) und die Leistungsseite (Sekundärseite); Der Treiber wird sofort abgeschaltet, wenn die Spannung auf einer Seite abnormal wird, während gleichzeitig ein Fehlerflag an die MCU ausgegeben wird.

3. Breite Kompatibilität mit Logikebenen

Alle Treibereingänge unterstützen die standardmäßige 3,3-V-/5-V-MCU-Logik. Bestimmte Niederspannungsmodelle sind mit 2-V-Low-Level-Eingängen kompatibel und ermöglichen so eine direkte Verbindung mit der gesamten Palette von Renesas-, STM- und TI-Mikrocontrollern, ohne dass zusätzliche Level-Shifting-Chips erforderlich sind.

4. Großer Temperaturbereich für Industrie- und Automobilqualitäten

Industriequalität: –40 °C bis 105 °C; Automobilqualität AEC-Q100 Klasse 1: –40 °C bis 125 °C, geeignet für Anwendungen, die einen langfristigen Dauerbetrieb erfordern, wie z. B. Photovoltaik im Freien, elektrische Antriebe für Kraftfahrzeuge, industrielle Servosysteme und humanoide Roboter.

5. Einstellbare Totzeit und Kurzschlussschutz

Dreiphasen- und Zweikanalmodelle verfügen über integrierte Totzeitschaltungen, wobei einige Modelle die Anpassung der Totzeit über externe Widerstände unterstützen; High-Side-isolierte Treiber verfügen über eine DESAT-Kurzschlusserkennung und ermöglichen eine sanfte Abschaltung bei IGBT-Überstrombedingungen, um Spannungsspitzen zu unterdrücken und Leistungsgeräte zu schützen.

IV. Typische Branchenanwendungsszenarien

Neue Energiefahrzeuganwendungen

Der isolierte Zweikanaltreiber BM61S41RFV-C wird in Kombination mit den Automotive-High-Side- und Low-Side-Treibern BM60212 in Fahrzeug-Hauptantriebswechselrichtern, On-Board-Ladegeräten (OBCs) und DC/DC-Aufwärtswandlern eingesetzt und erfüllt die Anforderungen an funktionale Sicherheit und Hochspannungsisolierung im Automobilbereich.

Photovoltaik und Energiespeicherung

Die mit 3750 Vrms isolierte BM61S-Serie treibt 1500-V-Strangwechselrichter und bidirektionale PCS-Wandler für Energiespeichersysteme an; Die isolierte Architektur eliminiert Störungen, die durch eine gemeinsame Masse zwischen Hoch- und Niederspannungskreisen verursacht werden, und verbessert so die langfristige Betriebsstabilität von Kraftwerken.

Industrielle Servo- und Motorantriebe

Der dreiphasige integrierte High-Side- und Low-Side-Treiber BD67871 treibt in Kombination mit dem BS2114F 24–48 V industrielle BLDC-Motoren, Servomotoren und Elektrowerkzeuge an; Die TriC3-Technologie vereint hohe Effizienz mit geringer EMI.

Schaltnetzteile mit hoher Dichte

Der isolierte GaN-Treiber BM6GD11 wird in 2-MHz-Hochfrequenz-Server-Netzteilen und leistungsstarken industriellen Schnellladegeräten verwendet, wodurch die Größe der magnetischen Komponenten des Systems reduziert wird. Der Low-Side-Treiber BD2310 wird in Synchrongleichrichterschaltungen eingesetzt.

Humanoide Roboterantriebssysteme

Hochspannungsbusumwandlung: Der isolierte Treiber BM61S steuert SiC-Leistungsgeräte, um eine Hochspannungs-DC-DC-Aufwärts-/Abwärtswandlung aus der Batterie zu erreichen;

Gelenkservoantriebe: Der dreiphasige High-Side- und Low-Side-Treiber BD67871 steuert bürstenlose Motoren in den Gelenken;

Hilfs-Niederspannungsstromversorgung: Der Low-Side-MOSFET-Treiber BD2310 steuert Hilfsschaltgeräte, optimiert die Gesamtstückliste und reduziert die Anforderungen an das Wärmemanagement.

USV, Schweißmaschinen und Industriewechselrichter

Der 1200-V-High- und Low-Side-Treiber BM60212 eignet sich in Kombination mit der isolierten BM61S-Serie für Hochleistungs-IGBT-Wechselrichtertopologien, wobei mehrere Schutzmaßnahmen einen kontinuierlichen Hochleistungsbetrieb der Geräte gewährleisten.