新飞飞霸天虎6.纳芯微带主动米勒钳位和DESAT保护功能的隔离驱动在汽车电控系统中的运用介绍

　　集微网消息，据知情人士透露，由于新能源汽车销量增长乏力以及中国市场竞争激烈，特斯拉公司已经减少了中国工厂的电动汽车产量。

　　知情人士称，特斯拉本月早些时候指示其上海工厂的员工降低Model Y和Model 3轿车（这两种车型在中国生产）的产量，要求员工每周工作五天，而不是通常的工作6天，每天12小时。

　　知情人士称，产量削减是从本月早些时候开始的，工作人员尚未得到有关生产何时恢复正常明确的最新消息。

　　2024年前两个月中国乘用车整体销量同比增长17%，其中包括插电式混合动力汽车和纯电动汽车在内的新能源汽车销量同比增长37.5%。但特斯拉出货量同比下降。

　　特斯拉在中国面临着日益激烈的竞争，不仅来自本土竞争对手比亚迪，还来自大量生产更实惠、技术含量更高的汽车的其他电动汽车制造商。

　　与此同时，电动汽车的需求正在放缓，不仅在中国，在美国和欧洲等其他主要地区也是如此。

　　一位知情人士表示，特斯拉上海工厂的部分生产线，包括电池车间，将面临更长时间的停工。特斯拉已告知员工和一些供应商，为将生产限制延长至四月份做好准备。

　　集微网消息，近日，市场消息称，印度钢铁公司JSW与上汽集团已达成协议，共同组建一家价值15亿美元的合资企业，目的是在印度生产和销售MG品牌电动汽车。其中JSW和印度股东持有51%股权，上汽集团持股比例为49%，根据计划，将从今年10月起，未来3年内每3-6个月推出一款新车型。

　　市场分析认为，这是去年网传上汽集团丢失印度MG公司控制权传闻的结果走向。

　　资料显示，2017年上汽集团投资32.75亿元人民币，在印度独资设立MG印度汽车有限公司，包括整车制造基地及配套供应商园区。2023年前10个月，MG印度公司汽车销量为5.2万辆，其中新能源汽车销量当地排名第二。

　　此前，为筹集资金发展印度当地业务，MG印度公司约3年前就计划从母公司上汽集团引入资金，但该计划未被印度政府批准，急于寻找其他方式筹集资金。2023年6月，市场传言，上汽MG印度公司被当地强行低价收购股份，丧失控制权。不过就该消息，上汽集团随后辟谣称，相关内容严重背离事实，并称依然控股MG印度公司。

　　2023年11月30日晚，上汽集团发文称，近日，上汽集团与印度JSW集团在英国伦敦签署战略合作协议。为了抢抓印度汽车市场快速发展的机遇，上汽将引入JSW集团作为战略投资者，通过增资扩股方式进一步支持MG印度公司拓展市场份额。

　　只是，上汽集团并未披露引入战投后的上汽集团对MG印度公司的持股比例变化，也未披露增资预计可获得的发展资金数目。

　　集微网消息，知情人士透露，微软已经同意向人工智能（AI）初创公司Inflection支付大约6.5亿美元现金，这笔交易将允许微软使用该公司的大模型，并雇佣这家初创公司的大部分员工，包括其联合创始人。

　　据悉，Inflection在2023年6月从微软与英伟达融资13亿美元，在现金和云信贷方面人工智能领域取得成果。该公司已建立自己的大模型，并运行一个名为“Pi”的聊天机器人，如今月活已达100万人。

　　知情人士称，这家备受瞩目的AI初创公司开发的大模型，可以在微软Azure云服务上使用。消息人士补充，Inflection将利用这笔许可费支付给Freylock、Dragoneer等一些投资者，这些投资者将获得1.5倍回报。

　　3月19日，微软聘请了Inflection公司的联合创始人Mustafa Suleyman和Karen Simonyan，以及该人工智能公司70人团队的大部分成员，为新成立的名为微软人工智能（Microsoft AI）的消费人工智能部门服务。Suleyman将担任该部门CEO，Simonyan将作为首席科学家。

　　截至发稿，微软拒绝对这笔交易置评，而Inflection没有立即回应置评请求。

　　集微网消息，3月22日，信音电子在投资者互动平台表示，DDR5-SO DIMM连接器产品目前处于样品出货阶段，预计2024年第三季度开始小规模批量出货；DDR5-Long DIMM连接器产品目前已有少量出货。

　　公开资料显示，信音电子的主营业务为连接器的研发、生产和销售。公司的连接器产品主要应用于笔记本电脑、消费电子和汽车等领域。

　　根据信音电子此前披露的年报，2023年，信音电子实现营业收入7.74亿元，同比下降11.42%；实现归母净利润7255.07万元，同比下降24.77%。据悉，信音电子是惠普、联想、华硕等国际知名电脑品牌的合格供应商，并与广达、仁宝、英业达、纬创、和硕、鸿海、联宝等国际知名代工厂建立了稳定的合作关系。

　　集微网消息，3月21日，创维数字发布2023年业绩报告称，本年度公司实现营业收入1,062,745.14万元，同比下降11.5%；实现归母净利润60,206.77万元，同比下降26.85%，毛利率为16.75%，经营活动现金流量净额为47,525.19万元，同比下降70.49%。

　　1、智能终端业务实现营业收入78.63亿元，同比下降17.91%，占公司营业收入比重为73.99%，主要原因是销售单价同比下降及市场消费需求不足。

　　2、专业显示业务实现营业收入24.07亿元，占公司营业收入比重为22.65%，同比增长12.79%。具体表现如下：

　　（1）汽车电子车载显示总成业务。创维数字提供车载人机交互显示总成系统和车载智能仪表显示系统等产品。报告期，创维数字汽车智能完成了超过100万套产品的生产销售，实现营收9.82亿元，营收同比增长216.29%。在2023年，持续获得了核心客户的20个重点项目定点，新增一汽奔腾、长安阿维塔、吉利银河系列产品的新定点，同步获取两家自主头部主机厂及国内主流车厂客户的准入和项目定点。

　　（2）中小尺寸显示模组业务。受国外经济下行、整体手机市场销量疲软，外部竞争激烈、各ODM自身订单不足、产能过剩等多重因素影响，这一部分业务订单的单价下滑、毛利率同比下滑幅度较大，导致中小尺寸手机显示模组业务净利润亏损严重，报告期内该显示模组业务实现营业收入10.98亿元，同比下降26.89%。

　　3、运营服务实现营收3.24亿元，同比增长37.65%，占公司营业收入比重为3.05%。（1）售后增值等服务。报告期内，售后服务从标准化向精细化延伸，持续提升服务能力与效率，业务覆盖国内外运营商市场；（2）智慧城市服务业务。聚焦教育、医疗、园区等细分行业，为客户提供以数据为核心的物联网产品和场景化解决方案。

　　6.纳芯微带主动米勒钳位和DESAT保护功能的隔离驱动在汽车电控系统中的运用介绍

　　主驱电控系统是新能源汽车的重要组成部分，本文将从电控系统的系统框图出发，介绍系统的各组成部分及其功能，并重点介绍纳芯微带保护功能的单通道隔离驱动NSI6611在电控系统中的运用，其米勒钳位功能能够很好地预防短路发生；DESAT功能能够在功率管发生短路时及时关断，保护功率管不受损坏，确保系统安全、稳定地运行。

　　主驱电控系统由低压电池、整车VCU、MCU、高压电池和旋变三相电机等组成。如下图1所示，蓝色虚线内是主驱电机控制器部分，红色虚线内是本文将重点介绍的驱动板。

　　从功能上看，低压电池为系统提供低压供电，整车VCU通过CAN总线给电控系统发送指令，读取电控系统的状态；高压电池包提供高压供电，Flyback电路为IGBT驱动提供正负电压，驱动三相电机；LDO（低压差线性稳压器）为驱动芯片提供+5V供电。纳芯微高压隔离驱动NSI6611的作用是驱动IGBT和SiC模块；电流采样电路和旋变数字转换器用来控制电机运行。

　　在主驱电控系统中，纳芯微提供了各种芯片，包括CAN接口芯片、旋变数字转换器、电源芯片以及高压隔离驱动芯片。

　　下图2是基于纳芯微单通道智能隔离驱动NSI6611设计的三相驱动电路板，蓝色框中的6个芯片均为NSI6611。此外，驱动板还使用了纳芯微的Flyback电源控制芯片NSR22401，为NSI6611高压驱动侧提供正负电压；LDO芯片NSR3x为NSI6611低压侧提供5V供电。

　　NSI6611是一款带保护功能的车规级高压隔离栅极驱动芯片，可以驱动IGBT和SiC，最高支持2121V峰值电压，驱动电流最大可达10A，不需要外加驱动电路；CMTI（共模瞬变抗扰度）高达150kV/μs。此外，其内部集成了主动米勒钳位和DESAT（退饱和）保护、软关断以及ASC（主动短路）功能，工作温度范围为-40℃至+125℃。

　　如下图3所示，驱动板的左侧是驱动板与控制板的信号接口，包括由控制板提供PWM控制的6路输入信号；当NSI6611检测到IGBT过流或欠压时为控制板提供的6路FAULT输出信号；用来指示NSI6611供电是否欠压的6路Ready输出信号；以及分别控制3路高边和3路低边的2路RESET输入信号。驱动板的右侧是电源接口，供电电压范围是9V至16V。

　　下图4是NSI6611的驱动电路，左侧是低压控制侧，信号线Ω电阻可以有效减小信号反射；由于Fault和Ready信号为内部Open Drain（开漏）结构，需要加一个5.1kΩ的上拉电阻。另外，PWM信号加1nF电容组成的RC电路可以滤除高频信号，VCC1加了一个0.1μF去偶电容。

　　右侧是高压驱动侧，并联了2个1206封装的栅极电阻，栅极有一个10k下拉电阻，栅极电容可根据不同应用需要进行调整，CLAMP引脚通过0Ω电阻连接到GATE。

　　米勒效应是指在晶体管或场效应管中，由于输入电容和放大器增益的相互作用，导致放大器输出端的电容增大的现象。它不仅会增加开关延时，还可能引起寄生导通。

　　由于半导体的固有特性，IGBT内部存在着各种寄生电容，其中栅极和集电极之间的电容叫米勒电容。在测试中经常看到，栅极电压的上升并不是直接达到VCC电压，而是上升到一个电压平台维持一段时间后再上升。这个电压平台就是米勒平台，它是由米勒电容产生的。

　　米勒电容还可能引起下管误导通。通常，电机驱动经常要上下管配合使用，当Q2关断且Q1开启时，由于存在很高的dv/dt和米勒电容，就会产生一定的电流。其计算如公式：I = C * dv/dt。流过栅极电阻的电流会产生一个VGE电压，当这个电压超过Q2的开启阈值时，Q2就会开启，此时Q1已经处于开启状态，因此会引起上下管直通短路。

　　为了解决米勒效应引起的上下管导通的问题，可以使用负压关断，但这会增加电源设计的复杂度，并增加BOM成本；第二个方案是使用带有米勒钳位功能的驱动芯片来控制IGBT的关断过程。

　　米勒钳位功能驱动芯片控制IGBT关断的过程如下图6所示，首先OUTL引脚打开，使栅极电压下降；当栅极电压降到CLAMP阈值以下时，开启CALMP引脚，使OULT引脚关闭。所形成的通路可以有效bypass栅极电阻，从而避免出现上下管导通的现象。值得注意的是，米勒钳位模块只在IGBT关闭的过程中才工作。

　　IGBT和SiC器件的短路能力各不相同。在使用一个功率器件设计驱动系统之前，首先要了解其最大电压、最大电流、Rdson（导通电阻）等基本参数。短路能力也是值得重点关注的参数，因为设计短路保护时需要知道器件的短路特性。

　　以IGBT短路特性参数为例，在25℃时，其最大短路时间为6μs，也就是说，需要在6μs内及时关断IGBT。在短路电流达到4800A时，数值已经是正常工作电流的好几倍，一旦短路，瞬间会产生很大的热量，使结温急剧上升，如果不及时关断就会烧毁器件，甚至有起火的风险，这是系统设计中必须避免的。

　　通常IGBT的短路时间最大可达10μs，而SiC的短路时间仅为2～3μs，这给短路保护带来了很大的挑战，因此必须及时检测到短路并及时进行关断。

　　方法一是电流检测，在IGBT上串联一个电阻，或使用电流传感器直接检测过流情况，但这样做会增加很多成本，也会使电路系统变得更加复杂。

　　方法二是退饱和检测，也就是DESAT保护。如下图7所示，在VCE电压和集电极电流曲线图中可以看到，当VCE小于0.4V时，没有电流流过截止区；随着VCE电压增加，电流也会变大，出现饱和区，然后进入线性区，即退饱和区。

　　通常，IGBT在饱和区工作时，一旦发生短路就会进入退饱和区。可以看到，在饱和区VCE电压一般不会超过2V；如果进入退饱和区，VCE就会快速上升，甚至达到系统电压。退饱和检测就是通过检测VCE电压来检测IGBT是否进入了退饱和区。

　　DESAT检测由NSI6611及外置的DESAT电容、电阻和高压二极管组成。NSI6611芯片内部集成了500μA恒流源和比较器。

　　当IGBT正常开启时，VCE电压很低，基本上在2V以下，这时二极管处于正向导通状态。其VDESAT的电压值等于电阻的压降加二极管的压降，再加上VCE电压。假设电阻的阻值是100Ω，二极管的正向压降是1.3V，VCE是2V，那么，根据图8中的公式可以得到：IGBT正常开启时，DESAT检测到的电压基本上小于3.35V。

　　当IGBT短路时，VCE电压会迅速上升，这时二极管处于关断状态，电流会流向DESAT电容，并为其充电。由于NSI6611的DESAT电流是500μA，DESAT阈值是9V，也就是说，需要匹配一个电容，以便在短路时间以内，以500μA将DESAT电容充电到9V。

　　假设DESAT电容是56pF，根据图8中的电容充电公式计算得到：电容的充电时间是1μs左右，再加上200ns的消隐时间和200ns的滤波时间，总的短路保护响应时间是1.4μs。这个时间不仅小于IGBT的安全短路时间，也小于SiC的安全短路时间。

　　下图9是DESAT保护时序图，从图中可以看出，第一步，GATE上升，DESAT开始消隐时间；第二步，消隐时间结束，DESAT电流开启，如果IGBT短路，二极管进入截止状态，DESAT电流为电容充电；第三步，当DESAT电容充到阈值9V时，开启DESAT保护的滤波时间；第四步，滤波时间结束，执行GATE关断。

　　上文提到过，当检测到DESAT故障时即执行GATE关断。那么，是不是直接正常关断就可以了？其实不行。在发生短路时，IGBT的电流至少是正常电流的6～8倍，根据公式，电压等于系统的杂散电感乘以di/dt（V=Ls*di/dt），这么大的电流如果迅速关断，势必会产生很大的VCE电压，足以损坏IGBT。要减少VCE过冲只有两种途径，一是减少杂散电感，二是减小di/dt。

　　首先，由于器件的寄生参数、PCB走线、结构设计等不可避免地存在一定量的杂散电感；其次，对于减小di/dt，在电流一定的前提下，只有增加关断时间，也就是让IGBT慢慢关断，才能安全关断。NSI6611可以提供400mA的软关断，从而抑制VCE过冲，有效地解决器件保护的问题。(纳芯微电子)

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