納芯微推出NSI22C1x系列隔離式比較器,助力打造更可靠的工業電機驅動系統

發布時間:2024-2-21 20:33    發布者:eechina
關鍵詞: 比較器 , NSI22C1 , 電機驅動 , 光伏逆變
支持更高功率密度的系統設計,同時簡化外圍電路,相比傳統分立方案,可將系統保護電路尺寸縮小60%

納芯微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,在提升系統可靠性的前提下,支持更高功率密度的系統設計,同時簡化外圍電路,相比傳統分立方案,可將系統保護電路尺寸縮小60%。

以工業電機驅動系統為例,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電機系統對高可靠性、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

工業電機驅動系統的應用環境比較復雜且惡劣,可能會出現橋臂直通、相間短路、接地短路等突發狀況,導致過大的電流流入電機驅動器系統,從而使驅動器損壞。傳統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, 共模瞬態抗擾度),大幅提升系統可靠性,支持客戶的工業電機驅動系統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,不會誤觸發過流保護

簡化系統設計,將系統保護電路尺寸縮小60%

在工業電機驅動系統中,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±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,簡化了系統設計難度,進一步提升了系統可靠性。同時,在一些需要應對快速保護需求的系統中,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勢的設計選擇。


NSI22C12在電機驅動系統中做母線/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。目前工規版本的 NSI22C1x系列已經量產,符合AEC-Q100的車規版本預計將于2024下半年上市。

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