隔離型驅(qū)動芯片下面到底能不能走線

首先給出結(jié)論：一般我們把隔離驅(qū)動芯片的垂直面下方的PCB設(shè)為禁止布線層，既不走任何的信號也不放置各類元器件，如圖1所示。然后再討論為什么不能布線，最后介紹例外的應(yīng)用情況。

圖1

為什么芯片下面不建議布線？

因?yàn)闀绊懻５?a class="article-link" target="_blank" href="/baike/1679781.html">信號傳輸啊！既然是使用電氣隔離型的驅(qū)動芯片，你肯定是希望原邊和副邊之間不要有任何牽絆，而且兩者的供電是獨(dú)立且符合應(yīng)用隔離要求的，因此兩邊一般不會有電氣性的連接線。那么，上橋的參考地，可不可以延展到芯片的原邊側(cè)呢？結(jié)論是也不要，畢竟空間密接是要產(chǎn)生耦合影響的。通常變化的電壓會通過耦合電容注入分布電流；變化的電流則會引起感應(yīng)電動勢。特別是對于高頻高壓的大功率開關(guān)器件，處于上下橋中點(diǎn)位置的dv/dt往往非常大，如果這時對上橋的源極或者發(fā)射極電位進(jìn)行大面積鋪銅甚至鋪到原邊側(cè)就非常危險(xiǎn)，可能引入各種大小不一的分布電流，超過限定值后會導(dǎo)致邏輯信號錯亂甚至芯片損毀。即使芯片兩側(cè)沒有鋪銅疊層的耦合關(guān)系，驅(qū)動芯片對dv/dt也有一個耐受度，就是規(guī)格書的CMTI值，它標(biāo)志著正常使用時器件能承受的最大dv/dt，英飛凌的驅(qū)動產(chǎn)品處于業(yè)內(nèi)領(lǐng)先水平，有些型號高達(dá)300V/ns，可以適用于SiC、GaN等高速開關(guān)器件。

沒有電壓變化的大地信號能不能鋪在驅(qū)動芯片下面？

雖然下橋的地電位相對穩(wěn)定，但如果是主功率地的話會有交變的電流經(jīng)過，這可能會對英飛凌隔離驅(qū)動內(nèi)部的無磁芯變壓器傳遞信號帶來影響。前面有講到，英飛凌的隔離驅(qū)動產(chǎn)品抗dv/dt能力超強(qiáng)，這是基于磁耦合的電氣隔離技術(shù)（圖二）帶來的好處，輸入側(cè)與輸出側(cè)之間的開關(guān)指令等信號是以電流變化的形式進(jìn)行傳遞的。而且在信號發(fā)射側(cè)和接收側(cè)分別有兩組反向繞的線盤，如圖二。當(dāng)外部有強(qiáng)電流干擾時，產(chǎn)生的干擾電流大小相等，方向相反，正好可以相互抵消。另外基于英飛凌多年的芯片邏輯設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，產(chǎn)品內(nèi)部還會有各種濾波整形電路來抑制這種干擾。再者電流變化的這種影響除了和干擾源本身大小有關(guān)外，還和相對距離，位置方向等因素關(guān)系密切。這就給看似強(qiáng)干擾的垂直結(jié)構(gòu)提供了可實(shí)施的方案。就是下一節(jié)的例外情況。

圖二

驅(qū)動板直接安裝在模塊上的情況

實(shí)際應(yīng)用中有沒有驅(qū)動芯片下方出現(xiàn)大電流的情況呢？有，比如圖三。驅(qū)動板整個焊在模塊的上方，此時模塊里肯定有電流經(jīng)過，就非?？赡艹霈F(xiàn)在驅(qū)動芯片的正下方，但實(shí)際上運(yùn)行時并沒有干擾驅(qū)動正常的工作，因?yàn)檫@個變化的電流距離芯片內(nèi)的無磁芯變壓器有足夠的距離。根據(jù)使用經(jīng)驗(yàn)，一般5mm以上的距離就沒有什么問題了。

圖三

總結(jié)

功率開關(guān)器件的驅(qū)動正下方最好不走任何的信號。如果非要走不可，那就要做好各種驗(yàn)證工作，確保整個系統(tǒng)能正常工作，不會出現(xiàn)丟波、波形畸變甚至誤觸發(fā)波形的情況。比如在不同的負(fù)載功率，不同的溫度，各種過流甚至短路狀態(tài)下都不會干擾芯片。

參考閱讀

無磁芯變壓器(CT)隔離驅(qū)動芯片技術(shù)優(yōu)勢

視頻教程?|?IGBT的驅(qū)動設(shè)計(jì)

淺談驅(qū)動芯片的絕緣安規(guī)標(biāo)準(zhǔn)