NXP GateDriver GD3160 简介

一、前言

随着新能源汽车的崛起，给汽车的三电领域带来了相当大的机遇。三电行业，即电动机、动力电池、电控系统，说到动力电池，相信很多人都不陌生，这就牵扯到我们所说的 BMS 系统。但是这不是我们今天的主角，今天我们要谈的是电动机这部分。在新能源车充满电之后，在马路上行驶的情况下，整车依靠电池包供电，但是负责车身动力的牵引电机是无法依靠小功率直流源驱动。因此必须使用逆变器，将直流成分转换成大功率交流量。

在逆变器中，包含有主控 MCU，以及本篇文章重点介绍的 Gate Driver，该器件可以将 MCU 的低电压 PWM 控制转换成大电流栅极驱动信号，从而驱动 IGBT 以及 SiC 等大功率晶体管，进一步带动牵引电机运转。

二、Gate Driver 介绍

Gate Driver，栅极驱动器，作为主控 MCU 以及晶体管之间的桥梁，首要任务就是根据 MCU 发送的互补的 PWM 波去控制栅极导通以及栅极关断来开关晶体管。

其次，作为符合 ISO-26262 标准，安全等级能到达 ASILD 的元件，Gate Driver GD3160 高压侧以及低压侧存在隔离，可以通过线圈通讯，可以实现高压/低压电源监控，内部自检 BIST、直接通过 Safing Logic 获取外部 SBC 安全状态、死区控制保证自身正常运行，并且可以通过 INTA 实时监控晶体管端电压 VCE 以及栅极电压 VGE。

一旦发生诸如短路（被 Desat 或 I-sense 引脚检测到）等故障，GD3160 可以在 1us 时间内关断晶体管，避免管子损坏，同时 INTB （SPI 配置）可以上报相关故障，该故障被 MCU 捕获之后，可以发送相应的 SPI 命令获取 GD3160 状态寄存器，让 MCU 能够知道是哪个 GD3160 发生了什么故障，从而采取进一步的行动。

GD3160 相对于上一代 GD3100，拥有额外的故障上报引脚（INTA），同时栅极电压可以达到 25V，高压侧栅极驱动的供电则是可以在 14V 以及 21V 之间选取，同时还拥有分段式驱动功能（这是一种先进的栅极驱动技术，在 SPI 配置使能之后，可以通过 Desat 引脚检测晶体管电压，栅极关断强度（以安培为单位）根据关断时序逐级降低。分段驱动通过降低关断过程中短时很重要的那部分的电流来减缓关断过程。该功能可进一步降低关断引起的电压过冲，是降低关断能耗，提高汽车续航里程的重要手段。

另外 GD3162 作为 NXP 很快会推出的产品，栅极驱动能力更强，并且内置了 DC link 放电控制器，大家可以期待一下。

如果各位对 GD3160 感兴趣，也欢迎前往 NXP 官网，注册 NDA 获取更多设计开发资料。

三、参考文档

[1] AN677710-AN13167_ HW and SW changes from GD3100 to GD3160(1.0).pdf

[2] HITACHI-NXP-WP.pdf

[3] AN675420-AN13129 Fault management, diagnostics, interrupt and priority table of GD3160 advanced IGBT and SiC gate driver(2.0).pdf

[4] ds587392 - GD3160 data sheet rev11.0 (9.2).pdf