IX6611 為柵極提供從零到負 10V 的負電壓和從 12V 到 25V 的正電壓，只要負電壓和正電壓之間的差值不超過 30V。它能夠提供高達 ±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，允許將信號源/接收器（如微控制器單元 (MCU)）與高功率電路進行電氣隔離，從而保持雙向通信。這可在發(fā)生故障時為 MCU 提供必要的反饋信號。
　　它還實現(xiàn)了監(jiān)控/保護功能，如電源欠壓和過壓鎖定、熱關(guān)斷以及開關(guān)設(shè)備過流和過壓保護。它設(shè)計為在 -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：
　　信號輸入/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，具有獨立的拉電流和灌電流輸出
　　負柵極驅(qū)動能力可驅(qū)動 IGBT 或 SiC MOSFET。
　　具有可調(diào)消隱時間的過流保護。
　　先進的有源鉗位保護
　　欠壓和過壓鎖定保護。
　　兩個 1 安培脈沖變壓器驅(qū)動器用于故障信號通信。
　　IX6611 旨在為高功率開關(guān)設(shè)備提供柵極驅(qū)動，將輸入的 PWM 邏輯信號轉(zhuǎn)換為 +15 V/-5 V（相對于 COMMON）雙極柵極驅(qū)動信號，具有典型的 ±10 A 峰值驅(qū)動電流能力。獨立的正極和負極柵極驅(qū)動器輸出允許優(yōu)化開啟/關(guān)閉時間，而無需外部二極管選擇不同值的串行柵極電阻（參見圖 1a，電阻 R1 和 R2）。內(nèi)部死區(qū)時間電路消除了源極和匯極輸出的交叉?zhèn)鲗??！　∪绻恍枰獤艠O電壓的負偏移，則 VEE 和 PVEE 輸入應(yīng)連接到 COMMON。在這種情況下，不使用負電壓源；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，以避免檢測到 UVLO 條件。過流比較器相對于 COMMON 具有 300 mV 閾值，旨在檢測過流條件。電流檢測可以通過使用低值電流檢測電阻、具有次級電流檢測輸出的 MOSFET/IGBT 或去飽和事件來實現(xiàn)（參見圖 1a、1b 和 2）。

　　使用 IX6611 ICM 比較器和電流檢測電阻進行過流保護。
　　圖 1a：使用 IX6611 ICM 比較器和電流檢測電阻實現(xiàn)過流保護。
　　過流故障保護
　　如果發(fā)生過流故障，驅(qū)動器的輸出將被強制為低電平，并持續(xù)到該周期的剩余時間。在下一個 PWM 柵極驅(qū)動周期開始時，將恢復(fù)正常運行。
　　由于檢測電壓較低，可能需要在電流檢測輸入端添加噪聲濾波器（R5C4）。
　　當發(fā)生過流時，輸出故障脈沖發(fā)生器會產(chǎn)生一個 200ns 的窄脈沖，故障控制邏輯使用該脈沖將故障情況傳達給 MCU?！　C 比較器的輸入在開關(guān)設(shè)備關(guān)閉期間接地，并在開關(guān)設(shè)備開啟后立即保持接地一段時間，以防止誤跳閘。前沿消隱電路設(shè)置消隱時間，可通過外部電容器進行編程（見圖 1a，電容器 C3）。

　　使用 IX6611 ICM 比較器、電流檢測電阻器和附加比較器進行過流保護。
　　圖 1b：使用 IX6611 ICM 比較器、電流檢測電阻器和附加比較器實現(xiàn)過流保護。
　　功率耗散
　　如果電流檢測電阻上的功耗過高，或者很難找到具有適當限流值的電流檢測電阻，則可以使用額外的比較器，如圖 2b 所示。在這種情況下，可以在電流檢測電阻上的功耗相對較小的情況下精確調(diào)整所需電流?！　鹘y(tǒng)的 IGBT 去飽和保護或 SiC MOSFET 由 RDC_ON 上的高壓降觸發(fā)的保護也可以通過使用跨漏極到源極的大比例電阻分壓器來實現(xiàn)（見圖 2）。電阻分壓器 R13/R14 在其值方面有兩個限制。在發(fā)生去飽和事件/RDC_ON 上的高壓降時，R14 上的電壓降應(yīng)高于 300mV，以觸發(fā) ICM 比較器，并且當開關(guān)設(shè)備處于關(guān)閉狀態(tài)時，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 通常是低壓廉價電阻器的串聯(lián)，例如額定電壓為 500V 的標準 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 后的下一個整數(shù)。

　　使用 IX6611 ICM 比較器和去飽和電壓進行過流保護。
　　圖 2：使用 IX6611 ICM 比較器和去飽和電壓實現(xiàn)過流保護。
　　電阻器 R5 僅用于噪聲過濾目的，如果電源板設(shè)計得當，可以省略它。否則，它應(yīng)盡可能靠近 ICM 引腳。二極管 D1 用于保護驅(qū)動器免受負電壓尖峰的影響，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。
　　當開關(guān)器件柵極電壓為負時，電容器 C4 由 IX6611 內(nèi)部的 2 kOhms 開關(guān)短路。該開關(guān)允許 C4 在柵極電壓升高且電容器 C3 設(shè)置的消隱時間到期后開始充電。如果需要更短的去飽和事件響應(yīng)時間，則可以降低 C3 和 C4 電容器的值，但代價是降低系統(tǒng)抗噪性?！　∈褂?IX6611 ACL 比較器進行有源鉗位。

　　圖 3：使用 IX6611 ACL 比較器進行有源鉗位。
　　有源鉗位保護用于在電感負載以高電流關(guān)閉時保護開關(guān)設(shè)備免受漏極/集電極過壓情況的影響。如果觸發(fā) ACL 比較器，則允許保持開關(guān)設(shè)備導通，直到電感器中存儲的能量不足以產(chǎn)生集電極過壓情況。
　　ACL 比較器
　　IX6611 采用 ACL 比較器，其閾值為 3.1 V（相對于負柵極電壓源 (VEE)），可用于實施高級有源鉗位技術(shù)，如應(yīng)用電路圖 (圖 3) 所示。ACL 比較器監(jiān)測電阻分壓器 R3/R4 處的電壓，該分壓器通過鉗位二極管 ZD1、ZD2 連接到 IGBT 集電極。如果 IGBT 集電極電壓超過 VZD1 + VZD2 + VZD3 + VEE 閾值，電流將開始流入 OUTN 柵極驅(qū)動器輸出，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 ACL 比較器閾值 3.1 V，即 VZD3*R4 / (R3 + R4) > 3.1 V（相對于 VEE）。觸發(fā) ACL 比較器會強制柵極驅(qū)動器輸出進入三態(tài)狀態(tài)，并且由于擊穿二極管電流對 IGBT 柵極充電，IGBT 開始導通。
　　一旦 IGBT 導通，其集電極電壓就會下降，二極管從擊穿中恢復(fù)，ACL 比較器會打開 OUTN 輸出，從而迫使 IGBT 柵極處于低電平。此序列可能會重復(fù)多次，直到外部電感中的能量消散。僅當驅(qū)動器的輸出 OUTP 處于關(guān)閉狀態(tài)時，ACL 比較器才會處于活動狀態(tài)。在下一個 PWM 柵極驅(qū)動周期開始時，恢復(fù)正常操作。
　　當 IGBT 柵極電壓高于 VCC 或低于 VEE 時，二極管 D1、D2 可保護 IGBT 柵極免受過壓。當柵極電壓低于 VCC 時，二極管 D3 可保護柵極驅(qū)動器 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 脈沖開始時，正電源電壓低于 UVLO 閾值或高于 OVLO 閾值，則柵極驅(qū)動器輸出被驅(qū)動為低電平，并跳過該 PWM 脈沖。但是，如果在 PWM 脈沖啟動后發(fā)生 UVLO 或 OVLO 情況，則這些情況將被忽略，直到下一個 PWM 脈沖到來。
　　如果正電源從故障狀態(tài)恢復(fù)，則在下一個 PWM 脈沖上恢復(fù)正常運行。UVLO 電路在 VCC 高于 3V 時開始運行，并保持柵極驅(qū)動器輸出低電平，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，該脈沖是一個輸入接口脈沖，表示 PWM 脈沖的前沿被 IX6611 傳播延遲時間延遲。OVLO 故障情況以 FLT2 脈沖的形式傳送到 MCU，該脈沖是一個輸入接口脈沖，表示 PWM 脈沖的后沿也被 IX6611 傳播延遲時間延遲。IGBT 過流情況以 FLT2 脈沖的形式從內(nèi)部輸出故障脈沖發(fā)生器傳送到 MCU，該脈沖與過流事件同步，但不與輸入 PWM 信號的前沿/后沿同步。FLT1 和 FLT2 輸出為開漏結(jié)構(gòu)，能夠吸收高達 1 A 的電流。IX6611 輸入接口在啟動/停止模式下工作，RCVP 輸入端的短正脈沖信號表示 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)生互補信號。
　　前緣/后緣脈沖最短可達到 100 納秒。這樣，可以使用直接 MCU 連接驅(qū)動器，或使用伏秒值較小的隔離變壓器來傳輸持續(xù)時間從 200 納秒到無窮大的 PWM 脈沖。因此，IX6611 不僅可用于快速切換應(yīng)用，如電機驅(qū)動器、DC/DC 斷路轉(zhuǎn)換器或 AC/DC PFC 轉(zhuǎn)換器，還可用于每天運行一次的大功率設(shè)備開關(guān)等。　　建議對 IX6611 驅(qū)動 MOSFET 進行去耦。

　　圖 5：針對 IX6611 驅(qū)動 MOSFET 的推薦去耦。
　　RCVP/RCVN 邏輯輸入閾值對于邏輯“1”大于 2.2 V，對于邏輯“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)動器負載的情況下，可以將 MCU 直接連接到柵極驅(qū)動器，VEE/PVEE 和 COMMON 引腳連接在一起。柵極驅(qū)動器輸入具有高阻抗，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 SiC MOSFET 或 IGBT 并且需要負電壓源，則應(yīng)相對于負 VEE 源發(fā)送和接收邏輯信號，這需要將 MCU 接地連接到負電壓源。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)動器分開。這還允許將 MCU 與 IX6611 和大功率設(shè)備進行電氣隔離，從而顯著提高大功率應(yīng)用中 MCU 的抗噪能力。　　柵極驅(qū)動器的輸入接口設(shè)計為與具有較小伏秒值的脈沖變壓器兼容，例如標準以太網(wǎng)/10Base-T 隔離變壓器 PE-68023、PE-65745、PE65454 或類似產(chǎn)品。

　　用于雙脈沖測試的 SiC MOSFET 測試板示意圖，其中 IX6611 作為柵極驅(qū)動器和附加比較器，以使用相同的電流檢測電阻設(shè)置不同的最大漏極電流值。
　　圖 6：用于雙脈沖測試的 SiC MOSFET 測試板原理圖，其中 IX6611 作為柵極驅(qū)動器和附加比較器，以使用相同的電流檢測電阻設(shè)置不同的最大漏極電流值。
　　建議的 MCU/柵極驅(qū)動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）來驅(qū)動變壓器。建議使用比率為 1:1.41 或 1:2 的繞組來提高驅(qū)動器（次級）側(cè)的抗噪能力，尤其是當 MCU 電壓較低（如 3.3 V 或更低）時。
　　此外，應(yīng)注意 MCU 輸入處的故障信號，該信號不應(yīng)超過 MCU 限制，因為 IX6611 驅(qū)動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，但也會增加變壓器初級繞組的負載。
　　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 包含一個熱關(guān)斷電路，可保護器件免受由于芯片溫度過高而造成的損壞。當結(jié)溫超過 150°C 時，柵極驅(qū)動器和 ACL 比較器的輸入信號將被禁用，并且柵極驅(qū)動器輸出將被強制為低電平。當結(jié)溫降至 130°C 以下時，器件恢復(fù)正常運行。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)動器，工作于高噪聲環(huán)境中，如大功率電機、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)動器性能。
　　圖 5 描繪了 IX6611 驅(qū)動 SiC MOSFET 的推薦去耦示意圖。建議將去耦電容分開放置在 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 并僅在一點連接到高電流電路，以避免高電流在 IX6611 下方流動。
　　內(nèi)部 VDD 穩(wěn)壓器為以 VEE 為基準的內(nèi)部低壓電路供電。穩(wěn)壓器由 VCC （相對于 VEE）供電，其輸出電壓以 VEE 為基準。外部旁路電容器 C1、C2 可容納瞬態(tài)電流。　　IXYS 公司 SiC MOSFET IXFN70N120SK 與 IX6611 柵極驅(qū)動器在 Vds = 600 V 和 Id = 20 A 時的性能。通道 1 – 紅色 – 漏極電流（5 A/div），通道 4 – 藍色 – 漏極電壓（200 V/div）。

　　圖 7：IXYS 公司 SiC MOSFET IXFN70N120SK 與 IX6611 柵極驅(qū)動器在 Vds = 600 V 和 Id = 20 A 時的性能。通道 1 - 紅色 - 漏極電流（5 A/div），通道 4 - 藍色 - 漏極電壓（200 V/div）。
　　圖 6 展示了用于雙脈沖測試的 SiC MOSFET 測試板的示意圖，其中 IX6611 用作柵極驅(qū)動器，并附加比較器以使用相同的電流檢測電阻設(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 時的性能。