IX6611 為柵極提供從零到負(fù) 10V 的負(fù)電壓和從 12V 到 25V 的正電壓，只要負(fù)電壓和正電壓之間的差值不超過(guò) 30V。它能夠提供高達(dá) ±10A 的柵極充電/放電電流，下降和上升脈沖邊緣的傳播延遲均為 50ns，可防止脈沖失真。IX6611 包含脈沖變壓器隔離應(yīng)用所需的電路塊，允許將信號(hào)源/接收器（如微控制器單元 (MCU)）與高功率電路進(jìn)行電氣隔離，從而保持雙向通信。這可在發(fā)生故障時(shí)為 MCU 提供必要的反饋信號(hào)。
　　它還實(shí)現(xiàn)了監(jiān)控/保護(hù)功能，如電源欠壓和過(guò)壓鎖定、熱關(guān)斷以及開(kāi)關(guān)設(shè)備過(guò)流和過(guò)壓保護(hù)。它設(shè)計(jì)為在 -40°C 至 +125°C 的溫度范圍內(nèi)工作，并且采用帶裸露焊盤的 16 引腳 SOIC 封裝。
　　IX6611 功能
　　IX6611具有以下特點(diǎn)：
　　信號(hào)輸入/輸出與脈沖變壓器兼容，可與電氣隔離的 MCU 通信
　　10 A 峰值拉電流和灌電流柵極驅(qū)動(dòng)，具有獨(dú)立的拉電流和灌電流輸出
　　負(fù)柵極驅(qū)動(dòng)能力可驅(qū)動(dòng) IGBT 或 SiC MOSFET。
　　具有可調(diào)消隱時(shí)間的過(guò)流保護(hù)。
　　先進(jìn)的有源鉗位保護(hù)
　　欠壓和過(guò)壓鎖定保護(hù)。
　　兩個(gè) 1 安培脈沖變壓器驅(qū)動(dòng)器用于故障信號(hào)通信。
　　IX6611 旨在為高功率開(kāi)關(guān)設(shè)備提供柵極驅(qū)動(dòng)，將輸入的 PWM 邏輯信號(hào)轉(zhuǎn)換為 +15 V/-5 V（相對(duì)于 COMMON）雙極柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)，具有典型的 ±10 A 峰值驅(qū)動(dòng)電流能力。獨(dú)立的正極和負(fù)極柵極驅(qū)動(dòng)器輸出允許優(yōu)化開(kāi)啟/關(guān)閉時(shí)間，而無(wú)需外部二極管選擇不同值的串行柵極電阻（參見(jiàn)圖 1a，電阻 R1 和 R2）。內(nèi)部死區(qū)時(shí)間電路消除了源極和匯極輸出的交叉?zhèn)鲗?dǎo)。　　如果不需要柵極電壓的負(fù)偏移，則 VEE 和 PVEE 輸入應(yīng)連接到 COMMON。在這種情況下，不使用負(fù)電壓源；內(nèi)部邏輯由內(nèi)部 VDD 源供電。VCC 電壓應(yīng)至少比數(shù)據(jù)表中顯示的 UVLO 閾值高 5 V，以避免檢測(cè)到 UVLO 條件。過(guò)流比較器相對(duì)于 COMMON 具有 300 mV 閾值，旨在檢測(cè)過(guò)流條件。電流檢測(cè)可以通過(guò)使用低值電流檢測(cè)電阻、具有次級(jí)電流檢測(cè)輸出的 MOSFET/IGBT 或去飽和事件來(lái)實(shí)現(xiàn)（參見(jiàn)圖 1a、1b 和 2）。

　　使用 IX6611 ICM 比較器和電流檢測(cè)電阻進(jìn)行過(guò)流保護(hù)。
　　圖 1a：使用 IX6611 ICM 比較器和電流檢測(cè)電阻實(shí)現(xiàn)過(guò)流保護(hù)。
　　過(guò)流故障保護(hù)
　　如果發(fā)生過(guò)流故障，驅(qū)動(dòng)器的輸出將被強(qiáng)制為低電平，并持續(xù)到該周期的剩余時(shí)間。在下一個(gè) PWM 柵極驅(qū)動(dòng)周期開(kāi)始時(shí)，將恢復(fù)正常運(yùn)行。
　　由于檢測(cè)電壓較低，可能需要在電流檢測(cè)輸入端添加噪聲濾波器（R5C4）。
　　當(dāng)發(fā)生過(guò)流時(shí)，輸出故障脈沖發(fā)生器會(huì)產(chǎn)生一個(gè) 200ns 的窄脈沖，故障控制邏輯使用該脈沖將故障情況傳達(dá)給 MCU?！　C 比較器的輸入在開(kāi)關(guān)設(shè)備關(guān)閉期間接地，并在開(kāi)關(guān)設(shè)備開(kāi)啟后立即保持接地一段時(shí)間，以防止誤跳閘。前沿消隱電路設(shè)置消隱時(shí)間，可通過(guò)外部電容器進(jìn)行編程（見(jiàn)圖 1a，電容器 C3）。

　　使用 IX6611 ICM 比較器、電流檢測(cè)電阻器和附加比較器進(jìn)行過(guò)流保護(hù)。
　　圖 1b：使用 IX6611 ICM 比較器、電流檢測(cè)電阻器和附加比較器實(shí)現(xiàn)過(guò)流保護(hù)。
　　功率耗散
　　如果電流檢測(cè)電阻上的功耗過(guò)高，或者很難找到具有適當(dāng)限流值的電流檢測(cè)電阻，則可以使用額外的比較器，如圖 2b 所示。在這種情況下，可以在電流檢測(cè)電阻上的功耗相對(duì)較小的情況下精確調(diào)整所需電流?！　鹘y(tǒng)的 IGBT 去飽和保護(hù)或 SiC MOSFET 由 RDC_ON 上的高壓降觸發(fā)的保護(hù)也可以通過(guò)使用跨漏極到源極的大比例電阻分壓器來(lái)實(shí)現(xiàn)（見(jiàn)圖 2）。電阻分壓器 R13/R14 在其值方面有兩個(gè)限制。在發(fā)生去飽和事件/RDC_ON 上的高壓降時(shí)，R14 上的電壓降應(yīng)高于 300mV，以觸發(fā) ICM 比較器，并且當(dāng)開(kāi)關(guān)設(shè)備處于關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，它不應(yīng)加載高壓源。最小分壓器的電流應(yīng)高于 1?A，以防止 ICM 輸入電流的影響。電阻器 R13 通常是低壓廉價(jià)電阻器的串聯(lián)，例如額定電壓為 500V 的標(biāo)準(zhǔn) 1206 SMD 電阻器。串聯(lián)電阻的數(shù)量應(yīng)為漏極/集電極電壓除以 500V 后的下一個(gè)整數(shù)。

　　使用 IX6611 ICM 比較器和去飽和電壓進(jìn)行過(guò)流保護(hù)。
　　圖 2：使用 IX6611 ICM 比較器和去飽和電壓實(shí)現(xiàn)過(guò)流保護(hù)。
　　電阻器 R5 僅用于噪聲過(guò)濾目的，如果電源板設(shè)計(jì)得當(dāng)，可以省略它。否則，它應(yīng)盡可能靠近 ICM 引腳。二極管 D1 用于保護(hù)驅(qū)動(dòng)器免受負(fù)電壓尖峰的影響，并且應(yīng)為具有低電容的快速正向恢復(fù)二極管，例如 Diodes Incorporation 的 1N4448HWS-7-F。
　　當(dāng)開(kāi)關(guān)器件柵極電壓為負(fù)時(shí)，電容器 C4 由 IX6611 內(nèi)部的 2 kOhms 開(kāi)關(guān)短路。該開(kāi)關(guān)允許 C4 在柵極電壓升高且電容器 C3 設(shè)置的消隱時(shí)間到期后開(kāi)始充電。如果需要更短的去飽和事件響應(yīng)時(shí)間，則可以降低 C3 和 C4 電容器的值，但代價(jià)是降低系統(tǒng)抗噪性?！　∈褂?IX6611 ACL 比較器進(jìn)行有源鉗位。

　　圖 3：使用 IX6611 ACL 比較器進(jìn)行有源鉗位。
　　有源鉗位保護(hù)用于在電感負(fù)載以高電流關(guān)閉時(shí)保護(hù)開(kāi)關(guān)設(shè)備免受漏極/集電極過(guò)壓情況的影響。如果觸發(fā) ACL 比較器，則允許保持開(kāi)關(guān)設(shè)備導(dǎo)通，直到電感器中存儲(chǔ)的能量不足以產(chǎn)生集電極過(guò)壓情況。
　　ACL 比較器
　　IX6611 采用 ACL 比較器，其閾值為 3.1 V（相對(duì)于負(fù)柵極電壓源 (VEE)），可用于實(shí)施高級(jí)有源鉗位技術(shù)，如應(yīng)用電路圖 (圖 3) 所示。ACL 比較器監(jiān)測(cè)電阻分壓器 R3/R4 處的電壓，該分壓器通過(guò)鉗位二極管 ZD1、ZD2 連接到 IGBT 集電極。如果 IGBT 集電極電壓超過(guò) VZD1 + VZD2 + VZD3 + VEE 閾值，電流將開(kāi)始流入 OUTN 柵極驅(qū)動(dòng)器輸出，從而在 ZD3 上產(chǎn)生電壓降。應(yīng)選擇電阻分壓器，使 R4 上的電壓降超過(guò) ACL 比較器閾值 3.1 V，即 VZD3*R4 / (R3 + R4) > 3.1 V（相對(duì)于 VEE）。觸發(fā) ACL 比較器會(huì)強(qiáng)制柵極驅(qū)動(dòng)器輸出進(jìn)入三態(tài)狀態(tài)，并且由于擊穿二極管電流對(duì) IGBT 柵極充電，IGBT 開(kāi)始導(dǎo)通。
　　一旦 IGBT 導(dǎo)通，其集電極電壓就會(huì)下降，二極管從擊穿中恢復(fù)，ACL 比較器會(huì)打開(kāi) OUTN 輸出，從而迫使 IGBT 柵極處于低電平。此序列可能會(huì)重復(fù)多次，直到外部電感中的能量消散。僅當(dāng)驅(qū)動(dòng)器的輸出 OUTP 處于關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，ACL 比較器才會(huì)處于活動(dòng)狀態(tài)。在下一個(gè) PWM 柵極驅(qū)動(dòng)周期開(kāi)始時(shí)，恢復(fù)正常操作。
　　當(dāng) IGBT 柵極電壓高于 VCC 或低于 VEE 時(shí)，二極管 D1、D2 可保護(hù) IGBT 柵極免受過(guò)壓。當(dāng)柵極電壓低于 VCC 時(shí)，二極管 D3 可保護(hù)柵極驅(qū)動(dòng)器 OUTP 輸出，防止電流流入集電極。
　　該技術(shù)很少與 MOSFET 一起使用，如果不需要此功能，可以通過(guò)將 ACL 比較器的輸入連接到 VEE 引腳輕松禁用它。
　　IX6611 包含欠壓和過(guò)壓鎖定比較器（分別為 UVLO 和 OVLO），用于監(jiān)控正電源端子。如果在 PWM 脈沖開(kāi)始時(shí)，正電源電壓低于 UVLO 閾值或高于 OVLO 閾值，則柵極驅(qū)動(dòng)器輸出被驅(qū)動(dòng)為低電平，并跳過(guò)該 PWM 脈沖。但是，如果在 PWM 脈沖啟動(dòng)后發(fā)生 UVLO 或 OVLO 情況，則這些情況將被忽略，直到下一個(gè) PWM 脈沖到來(lái)。
　　如果正電源從故障狀態(tài)恢復(fù)，則在下一個(gè) PWM 脈沖上恢復(fù)正常運(yùn)行。UVLO 電路在 VCC 高于 3V 時(shí)開(kāi)始運(yùn)行，并保持柵極驅(qū)動(dòng)器輸出低電平，直到 VCC 升至 UVLO 閾值以上。
　　故障信息通訊　　故障信息以窄脈沖形式傳送至 MCU。根據(jù)故障類型，故障控制邏輯從輸入接口或輸出故障脈沖發(fā)生器中選擇窄脈沖。

　　UVLO 故障情況以 FLT1 脈沖的形式傳送到 MCU，該脈沖是一個(gè)輸入接口脈沖，表示 PWM 脈沖的前沿被 IX6611 傳播延遲時(shí)間延遲。OVLO 故障情況以 FLT2 脈沖的形式傳送到 MCU，該脈沖是一個(gè)輸入接口脈沖，表示 PWM 脈沖的后沿也被 IX6611 傳播延遲時(shí)間延遲。IGBT 過(guò)流情況以 FLT2 脈沖的形式從內(nèi)部輸出故障脈沖發(fā)生器傳送到 MCU，該脈沖與過(guò)流事件同步，但不與輸入 PWM 信號(hào)的前沿/后沿同步。FLT1 和 FLT2 輸出為開(kāi)漏結(jié)構(gòu)，能夠吸收高達(dá) 1 A 的電流。IX6611 輸入接口在啟動(dòng)/停止模式下工作，RCVP 輸入端的短正脈沖信號(hào)表示 PWM 脈沖的前沿，RCVN 輸入端的短正脈沖表示 PWM 脈沖的下降沿。 IX6611 脈沖恢復(fù)邏輯重建 PWM 脈沖并在 OUTP/OUTN 輸出處產(chǎn)生互補(bǔ)信號(hào)。
　　前緣/后緣脈沖最短可達(dá)到 100 納秒。這樣，可以使用直接 MCU 連接驅(qū)動(dòng)器，或使用伏秒值較小的隔離變壓器來(lái)傳輸持續(xù)時(shí)間從 200 納秒到無(wú)窮大的 PWM 脈沖。因此，IX6611 不僅可用于快速切換應(yīng)用，如電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、DC/DC 斷路轉(zhuǎn)換器或 AC/DC PFC 轉(zhuǎn)換器，還可用于每天運(yùn)行一次的大功率設(shè)備開(kāi)關(guān)等?！　〗ㄗh對(duì) IX6611 驅(qū)動(dòng) MOSFET 進(jìn)行去耦。

　　圖 5：針對(duì) IX6611 驅(qū)動(dòng) MOSFET 的推薦去耦。
　　RCVP/RCVN 邏輯輸入閾值對(duì)于邏輯“1”大于 2.2 V，對(duì)于邏輯“0”小于 1.0 V。為了抑制噪聲和高頻干擾，接收器使用匹配良好的全差分架構(gòu)，帶有 1 V 滯后施密特觸發(fā)緩沖器。這樣，在 MOSFET 作為柵極驅(qū)動(dòng)器負(fù)載的情況下，可以將 MCU 直接連接到柵極驅(qū)動(dòng)器，VEE/PVEE 和 COMMON 引腳連接在一起。柵極驅(qū)動(dòng)器輸入具有高阻抗，因此 MCU 輸出應(yīng)配置為低電流輸出，而接收有關(guān)故障條件信息的 MCU 輸入應(yīng)配置為上拉輸入。如果使用 IX6611 驅(qū)動(dòng) SiC MOSFET 或 IGBT 并且需要負(fù)電壓源，則應(yīng)相對(duì)于負(fù) VEE 源發(fā)送和接收邏輯信號(hào)，這需要將 MCU 接地連接到負(fù)電壓源。這可能不方便或不可能。在這種情況下，應(yīng)使用隔離變壓器將 MCU 和驅(qū)動(dòng)器分開(kāi)。這還允許將 MCU 與 IX6611 和大功率設(shè)備進(jìn)行電氣隔離，從而顯著提高大功率應(yīng)用中 MCU 的抗噪能力?！　艠O驅(qū)動(dòng)器的輸入接口設(shè)計(jì)為與具有較小伏秒值的脈沖變壓器兼容，例如標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)/10Base-T 隔離變壓器 PE-68023、PE-65745、PE65454 或類似產(chǎn)品。

　　用于雙脈沖測(cè)試的 SiC MOSFET 測(cè)試板示意圖，其中 IX6611 作為柵極驅(qū)動(dòng)器和附加比較器，以使用相同的電流檢測(cè)電阻設(shè)置不同的最大漏極電流值。
　　圖 6：用于雙脈沖測(cè)試的 SiC MOSFET 測(cè)試板原理圖，其中 IX6611 作為柵極驅(qū)動(dòng)器和附加比較器，以使用相同的電流檢測(cè)電阻設(shè)置不同的最大漏極電流值。
　　建議的 MCU/柵極驅(qū)動(dòng)器與隔離變壓器的連接如圖 4 所示。
　　如果 MCU 輸出電流能力較低，則應(yīng)使用額外的 MOSFET（Q2、Q3）來(lái)驅(qū)動(dòng)變壓器。建議使用比率為 1:1.41 或 1:2 的繞組來(lái)提高驅(qū)動(dòng)器（次級(jí)）側(cè)的抗噪能力，尤其是當(dāng) MCU 電壓較低（如 3.3 V 或更低）時(shí)。
　　此外，應(yīng)注意 MCU 輸入處的故障信號(hào)，該信號(hào)不應(yīng)超過(guò) MCU 限制，因?yàn)?IX6611 驅(qū)動(dòng)變壓器的繞組電壓約為 5 V。
　　分流電阻 Rs 用于防止變壓器繞組因寄生電容而產(chǎn)生振鈴，寄生電容可能會(huì)在相反極性的輸入端產(chǎn)生誤觸發(fā)。其值應(yīng)在 20 Ω 至 50 Ω 范圍內(nèi)。具有低正向電壓的二極管矩陣 D4、D5 僅在負(fù)載電阻 Rl 上形成正脈沖，IX6611 和 MCU 從中讀取信息。建議的 Rl 電阻值應(yīng)在 50 Ω 至 500 Ω 范圍內(nèi)，以最大限度地提高抗噪能力。減小 Rs 和 Rl 電阻值可提高抗噪能力，但也會(huì)增加變壓器初級(jí)繞組的負(fù)載。
　　為避免靜電積聚，應(yīng)在 IX6611 COMMON 和 MCU 接地平面之間安裝高壓低電容（220 pF – 470 pF）電容器和/或 2 – 5 MΩ 電阻器，如圖 4 所示（Cst、Rst）。
　　熱關(guān)斷電路
　　IX6611 包含一個(gè)熱關(guān)斷電路，可保護(hù)器件免受由于芯片溫度過(guò)高而造成的損壞。當(dāng)結(jié)溫超過(guò) 150°C 時(shí)，柵極驅(qū)動(dòng)器和 ACL 比較器的輸入信號(hào)將被禁用，并且柵極驅(qū)動(dòng)器輸出將被強(qiáng)制為低電平。當(dāng)結(jié)溫降至 130°C 以下時(shí)，器件恢復(fù)正常運(yùn)行。建議將封裝底部焊盤焊接到與 VEE 相連的 PCB 焊盤上，以改善封裝功耗。
　　IX6611 是一款高頻大電流驅(qū)動(dòng)器，工作于高噪聲環(huán)境中，如大功率電機(jī)、電感器、加熱器和其他重型工業(yè)設(shè)備。因此，應(yīng)密切關(guān)注 PCB 布局，以最大限度地提高抗噪能力和驅(qū)動(dòng)器性能。
　　圖 5 描繪了 IX6611 驅(qū)動(dòng) SiC MOSFET 的推薦去耦示意圖。建議將去耦電容分開(kāi)放置在 VCC 和 PVCC 引腳之間，并盡可能靠近引腳放置。噪聲濾波電容 C3 應(yīng)盡可能靠近 ICM 輸入，以提高抗噪能力。接地平面應(yīng)連接到 COMMON 并僅在一點(diǎn)連接到高電流電路，以避免高電流在 IX6611 下方流動(dòng)。
　　內(nèi)部 VDD 穩(wěn)壓器為以 VEE 為基準(zhǔn)的內(nèi)部低壓電路供電。穩(wěn)壓器由 VCC （相對(duì)于 VEE）供電，其輸出電壓以 VEE 為基準(zhǔn)。外部旁路電容器 C1、C2 可容納瞬態(tài)電流?！　XYS 公司 SiC MOSFET IXFN70N120SK 與 IX6611 柵極驅(qū)動(dòng)器在 Vds = 600 V 和 Id = 20 A 時(shí)的性能。通道 1 – 紅色 – 漏極電流（5 A/div），通道 4 – 藍(lán)色 – 漏極電壓（200 V/div）。

　　圖 7：IXYS 公司 SiC MOSFET IXFN70N120SK 與 IX6611 柵極驅(qū)動(dòng)器在 Vds = 600 V 和 Id = 20 A 時(shí)的性能。通道 1 - 紅色 - 漏極電流（5 A/div），通道 4 - 藍(lán)色 - 漏極電壓（200 V/div）。
　　圖 6 展示了用于雙脈沖測(cè)試的 SiC MOSFET 測(cè)試板的示意圖，其中 IX6611 用作柵極驅(qū)動(dòng)器，并附加比較器以使用相同的電流檢測(cè)電阻設(shè)置不同的最大漏極電流值。圖 7 顯示了 IXYS Corporation SiC MOSFET IXFN70N120SK 在 Vds = 600 V 和 Id = 20 A 時(shí)的性能。