GD3100笔记

GD3100，完整型号为MC33GD3100属于先进的IGBT栅极驱动器，量产于2018-8-13号前。

封装为SOP-32

GD3100是单通道栅极驱动器，温度满足−40 °C to 150 °C，支持5V和3.3V，对应的完整型号分别是PC33GD3100EK和PC33GD3100A3EK，主要看主控的工作电压来选，集成电隔离和低导通电阻驱动晶体管可提供高充电和放电电流，低动态饱和电压以及轨到轨栅极电压控制。

电流和温度检测可将故障期间的IGBT应力降至最低。 准确且可配置的欠压锁定（UVLO）提供保护，同时确保足够的栅极驱动电压裕量。

MC33GD3100可以自主管理严重故障，并通过INTB引脚和SPI接口报告故障和状态。 它能够直接驱动大多数IGBT的栅极，包括自检，控制和保护功能，可实现高可靠性设计系统（ASIL C / D）。 它满足汽车应用的严格要求，并且完全符合AEC-Q100 1级标准。

本节总结了主要功能：
•兼容电流感应和温度感应IGBT
•具有电流检测反馈的IGBT的快速短路保护
•符合ASIL D ISO 26262功能安全要求
•SPI接口，用于安全监控，可编程性和灵活性
•集成电信号隔离
•集成的栅极驱动功率级，能够提供10 A的峰值源和灌电流
•中断引脚，可快速响应故障
•与负栅极电源兼容
•兼容200 V至1700 V IGBT，功率范围> 125 kW
•符合AEC-Q100 1级要求

引脚情况鸟瞰:

低压侧：

电源类：

VDD:
内部生成的电源给AOUT、MISO和INTB供电

GND1:
非隔离电路的接地：输入逻辑，包括SPI、PWM、PWMALT、FSENB、FSSTATE、AMUX、VDD、INTB

输入类：

PWMALT(数字):
这个引脚输入PWM互补的波形，GD3100会检测死区的，可以设置最小死区时间，如果输入的PWM的死区时间小于你设置的时间，那么死区会被拉长

FSSTATE(数字):
故障安全状态指定故障安全条件下输出的期望状态，通过FSENB引脚来使能故障安全状态

输出类：

AOUT(模拟):
占空比编码模拟信号的温度或电压

高压侧：

电源类：

GND2:
隔离（高压）电路的接地

VEE:
IGBT栅极负电压电源

输入类：

CLAMP(模拟):
用于在关断时主动夹紧集电极电压的VCE感应终端

输出类：

VREF(模拟):
5.0 V参考隔离模拟电路，能够提供高达20 mA的电流

极限参数：

MC33GD3100是用于N通道功率IGBT的高级单通道栅极驱动器。 集成的电流隔离和低导通电阻驱动晶体管提供高充电和放电电流，低动态饱和电压以及轨到轨栅极电压控制。 集电极电流，集电极-发射极电压和IGBT温度检测可将故障期间的IGBT应力降至最低。
MC33GD3100可以自主管理严重故障，并通过INTB引脚和SPI接口报告故障和状态。 它能够直接驱动大多数IGBT的栅极。包括自检，控制和保护功能，可用于设计高可靠性系统（ASIL / SIL）。

根据NXP（分别为MC33GD3100EK和AEK）的熔丝编程，VDD稳压器输出设置为5.0 V或3.3V。
如果将VDD熔丝编程为3.3 V，则用户必须为VSUP提供大于VSUPUV_TH的电压源，通常是车辆中的电池。 在这种情况下，VDD的功率始终来自VSUP。 不允许使用外部VDD电源。 MC33GD3100A3EK不能仅由VDD = 3.3 V供电。
如果将VDD熔丝编程为5.0 V，则可以通过VSUP的单个电压源为IC供电。 在这种情况下，VDD由VSUP导出。
如果将VDD熔丝编程为5.0 V，则可以通过单个5.0 V电源为IC供电，在这种情况下，必须在PCB上连接VSUP和VDD。 由于外部提供的VVSUP永远不会超过VSUPUV_TH，因此内部VDD稳压器永远不会开启。

MC33GD3100设计用于各种IGBT额定电压。 其逻辑接口和反馈信号与直接驱动IGBT栅极并监控其温度感应，DESAT，CLAMP和电流感应引脚的高压电路电气隔离

MC33GD3100内置两个裸片，每个裸片都有自己的GND参考。 控制和故障信号在非隔离的“低压”芯片（芯片1）和通过磁耦合隔离的“高压”芯片（芯片2）。 GND1必须连接到逻辑控制器的GND。 GND2必须连接到IGBT的发射极。

引脚1至16连接到裸片1。这些引脚为所有控件提供接口，编程，故障监控和故障安全功能。 电源连接到
VSUP引脚为裸片1供电。

引脚17至32连接到裸片2。这些引脚提供了与IGBT的接口门，电源和端子（集电极，温度和电流感）。 连接到VCC引脚的电源为裸片2提供电源。

VCC和VEE是用于充电和充电的正负电源释放IGBT的栅极。 VCCREG是后置稳压器的输出。当从单个电源产生多个栅极电压电源时，该后置稳压器可用于最小化正电源电压变化。

栅极驱动级由三个晶体管和一个电流源组成。 GH晶体管是连接在VCCREG和GH引脚之间的高电流上拉（栅极充电）晶体管。引脚GL和AMC具有单独的晶体管，可提供栅极放电路径.GL旨在用作主关断路径，并使用外部电阻器来控制放电电流。 AMC引脚提供一个“有源米勒钳位”，当IGBT关断时，该钳位将IGBT的栅极钳位到其发射极。 GH，GL和AMC晶体管能够在2.0 µs的时间内提供高达10 A的电流。软关断电流源与GL晶体管并联。它的作用是在短路条件下提供较慢的栅极放电。故障情况会触发“两级关断”（2LTO）。如果启用了此功能，则在验证可能的故障时，栅极驱动器会暂时降低IGBT的栅极电压。降低栅极电压会限制最大故障电流，从而减轻IGBT上的安全工作区域应力。

该MC33GD3100可用于有或没有负栅驱动电压。 负栅电压通常用于确保IGBT在其相反的IGBT打开时保持关闭。 不过，用的是底片电源增加了栅极驱动损耗，使栅极驱动电源复杂化。 使用低阻抗关断电路是缓解或消除dv/dt诱导匝数问题的另一种方法AMC晶体管提供了一个非常低的关断阻抗，以保持IGBT关闭时，其他半桥IGBT设备打开。

通过监测IGBT的集电极发射极电压，MC33GD3100可以提供两种保护手段。 当IGBT被命令打开时，它的VCE最多应该只有几伏特。 短路的条件可能会导致IGBT的VCE超过其正常的状态电压。 在这种情况下，MC33GD3100的VCE去饱和检测电路监视VCE。

通过放置在IGBT集电极-栅极端子上的齐纳器主动夹紧VCE是另一种故障管理技术。该MC33GD3100监测齐纳钳和减少关断门驱动器当过度VCE存在时。减少栅极放电电流提高了夹紧公差，减小了Zener的尺寸。

电流感测引脚ISENSE可用于监测电流感测IGBT的感测单元。 使用电流传感直接响应过电流或短路条件可能是一个很大的fas 对严重过电流条件作出反应的方法（与去饱和检测相比）。

如果IGBT有温度感应二极管，MC33GD3100也可以监视它们。 ADC允许通过SPI报告温度，并使用ADC读数触发超温警告 或者故障条件。 通过AOUT引脚监测IGBT的温度也允许实时监测系统在现场的性能。

该MC33GD3100的AMUX引脚提供了读取其他重要系统电压的手段，可以在AOUT引脚上编码和提供占空比。

集成电路有两种方式报告故障和状态数据。 INTB引脚立即报告锁定故障。 当故障发生时，它是活动的低。SPI还可以报告故障细节以及状态和配置信息。