NXP GateDriver GD3160 簡介

一、前言

隨著新能源汽車的崛起，給汽車的三電領域帶來了相當大的機遇。三電行業，即電動機、動力電池、電控系統，說到動力電池，相信很多人都不陌生，這就牽扯到我們所說的 BMS 系統。但是這不是我們今天的主角，今天我們要談的是電動機這部分。在新能源車充滿電之后，在馬路上行駛的情況下，整車依靠電池包供電，但是負責車身動力的牽引電機是無法依靠小功率直流源驅動。因此必須使用逆變器，將直流成分轉換成大功率交流量。

在逆變器中，包含有主控 MCU，以及本篇文章重點介紹的 Gate Driver，該器件可以將 MCU 的低電壓 PWM 控制轉換成大電流柵極驅動信號，從而驅動 IGBT 以及 SiC 等大功率晶體管，進一步帶動牽引電機運轉。

二、Gate Driver 介紹

Gate Driver，柵極驅動器，作為主控 MCU 以及晶體管之間的橋梁，首要任務就是根據 MCU 發送的互補的 PWM 波去控制柵極導通以及柵極關斷來開關晶體管。

其次，作為符合 ISO-26262 標準，安全等級能到達 ASILD 的元件，Gate Driver GD3160 高壓側以及低壓側存在隔離，可以通過線圈通訊，可以實現高壓/低壓電源監控，內部自檢 BIST、直接通過 Safing Logic 獲取外部 SBC 安全狀態、死區控制保證自身正常運行，并且可以通過 INTA 實時監控晶體管端電壓 VCE 以及柵極電壓 VGE。

一旦發生諸如短路（被 Desat 或 I-sense 引腳檢測到）等故障，GD3160 可以在 1us 時間內關斷晶體管，避免管子損壞，同時 INTB （SPI 配置）可以上報相關故障，該故障被 MCU 捕獲之后，可以發送相應的 SPI 命令獲取 GD3160 狀態寄存器，讓 MCU 能夠知道是哪個 GD3160 發生了什么故障，從而采取進一步的行動。

GD3160 相對于上一代 GD3100，擁有額外的故障上報引腳（INTA），同時柵極電壓可以達到 25V，高壓側柵極驅動的供電則是可以在 14V 以及 21V 之間選取，同時還擁有分段式驅動功能（這是一種先進的柵極驅動技術，在 SPI 配置使能之后，可以通過 Desat 引腳檢測晶體管電壓，柵極關斷強度（以安培為單位）根據關斷時序逐級降低。分段驅動通過降低關斷過程中短時很重要的那部分的電流來減緩關斷過程。該功能可進一步降低關斷引起的電壓過沖，是降低關斷能耗，提高汽車續航里程的重要手段。