納芯微今日宣布推出基于電容隔離技術的隔離式比較器NSI22C1x系列，該系列包括用于過壓和過溫保護的隔離式單端比較器NSI22C11和用于過流保護的隔離式窗口比較器NSI22C12。
NSI22C1x系列可用于工業(yè)電機驅動、光伏逆變器、不間斷電源、車載充電機的過壓、過溫和過流保護，在提升系統(tǒng)可靠性的前提下，支持更高功率密度的系統(tǒng)設計，同時簡化外圍電路，相比傳統(tǒng)分立方案，可將系統(tǒng)保護電路尺寸縮小60%。
以工業(yè)電機驅動系統(tǒng)為例，其正朝著更高效率、更高功率密度和更高可靠性的方向發(fā)展，同時伴隨著以 SiC和GaN 為代表的寬禁帶半導體在功率器件上的應用，對系統(tǒng)的可靠性，尤其是過流及短路保護的響應時間提出了更高的要求。納芯微推出的NSI22C1x系列隔離式比較器可滿足工業(yè)電機系統(tǒng)對高可靠性、高效率和緊湊型設計日益增長的需求。
超低保護延時和超高CMTI
支持更高功率密度設計
工業(yè)電機驅動系統(tǒng)的應用環(huán)境比較復雜且惡劣，可能會出現(xiàn)橋臂直通、相間短路、接地短路等突發(fā)狀況，導致過大的電流流入電機驅動器系統(tǒng)，從而使驅動器損壞。傳統(tǒng)的過流檢測設計采用通用比較器和隔離光耦的分立方案，響應時間在3~5µs 之間，隨著功率器件從硅基的IGBT轉向第三代半導體SiC和GaN，其短路耐受時間縮短至1μs內，傳統(tǒng)方案已經無法滿足。
VIN(CH1), VOUT(CH2), VREF=320mV(保護閾值)，NSI22C12保護延時實測144ns
同時，通用運放/比較器共模電壓耐受能力有限，在DC+過流和相電流過流檢測等應用中較為局限，而如果只監(jiān)控DC-過流，則無法覆蓋到電機外殼對地短路的故障情況。納芯微的隔離式比較器NSI22C12提供單芯片式隔離過流保護方案，能夠覆蓋更全面的故障場景，支持最大250ns的保護延時，雙向過流保護，同時提供高達150kV/μs的CMTI (Common-Mode Transient Immunity，共模瞬態(tài)抗擾度)，大幅提升系統(tǒng)可靠性，支持客戶的工業(yè)電機驅動系統(tǒng)采用更高功率密度的設計。
VIN=0V, VOUT(CH1), CMTI(CH3)=150kV/μs, VOHmin=2.40V>0.7*VDD2(VDD2=3.3V)
NSI22C12原副邊承受高達150kV/μs的CMTI時，輸出端仍保持高電平，不會誤觸發(fā)過流保護
簡化系統(tǒng)設計，將系統(tǒng)保護電路尺寸縮小60%
在工業(yè)電機驅動系統(tǒng)中，基于通用比較器和隔離光耦的過流保護方案物料清單高達27顆，由眾多分立器件構成的外圍電路的系統(tǒng)失效率相對更高。NSI22C12隔離式比較器集成了高壓LDO，原邊供電范圍支持到3.1~27V，可幫助客戶節(jié)省額外的降壓器件；同時，NSI22C12還集成了100μA ±1.5%高精度參考電流源，幫助客戶在外圍電路中可僅憑單顆電阻實現(xiàn)±20mV~±320mV雙向閾值可調。
在高集成設計的加持下，采用 NSI22C12隔離式比較器的過流保護設計可將物料清單縮減至11顆，系統(tǒng)保護電路尺寸縮小60%，大大減少了分立器件的使用，簡化了系統(tǒng)設計難度，進一步提升了系統(tǒng)可靠性。同時，在一些需要應對快速保護需求的系統(tǒng)中，采用NSI22C12隔離式比較器的方案可減少高速光耦的使用，為客戶提供更具成本優(yōu)勢的設計選擇。
NSI22C12在電機驅動系統(tǒng)中做母線/相電流保護典型應用框圖
封裝和選型
隔離式單端比較器NSI22C11和隔離式窗口比較器NSI22C12提供支持基本隔離的SOP8封裝和支持增強隔離的SOW8兩種封裝形式。此外，NSI22C1x系列支持–40°C~125°C 的寬工作溫度范圍。目前工規(guī)版本的 NSI22C1x系列已經量產，符合AEC-Q100的車規(guī)版本預計將于2024下半年上市。 |
