川土微电子CA-IS3217/8-Q1集成隔离ADC单通道栅极驱动器

　　在新能源汽车、高效能源转换等关键系统中，功率器件的驱动与保护性能直接影响整机可靠性与能效表现。川土微电子全新推出的 CA-IS3217/8-Q1 系列增强型隔离栅极驱动器，目前已正式量产。该产品集成±10A强驱动、隔离ADC(精度±0.5% ，用于母线采样)、原副边ASC、快速DESAT保护与软关断等多项主动保护功能于一体，以系统级思维重新定义驱动芯片的安全边界，为SiC/IGBT应用提供更高集成度、更高可靠性的驱动解决方案。

　　01 产品概述

　　CA-IS3217/8-Q1 是一系列基于电容隔离的集成多种保护功能的单通道栅极驱动器，可用于驱动SiC、IGBT和MOSFET器件。器件具有先进的主动保护功能、出色的动态性能和高可靠性，同时具有高达±10A 峰值的拉/灌电流能力。

　　CA-IS3217/8-Q1 通过 SiO2 电容隔离技术实现控制侧与驱动侧的电气隔离，支持1.5kVRMS的隔离工作电压、12.8 kVPK 浪涌抗扰度，额定工作电压下隔离栅寿命超过 40年，同时具有良好的器件一致性以及>150 kV/μs 的共模瞬态抗扰度(CMTI)。

　　CA-IS3217/8-Q1 具有PWM输出的隔离采样功能(ANW版本)，可用于温度采样，包含NTC或热敏二极管等，以及母线电压采样等功能。

　　CA-IS3217/8-Q1 具有以下多重保护功能：快速过流和短路检测、有源短路保护、有源米勒钳位、主动下拉、短路钳位、软关断、故障报告、控制和驱动侧电源UVLO，同时针对SiC和IGBT开关行为进行了优化，并提高了可靠性。CA-IS3217/8-Q1 全系列采用SOIC-16宽体封装，爬电距离和间隙距离大于8mm。

图1 CA-IS17-Q1系统典型应用图

　　02 特性

　　5.7 kVRMS耐压等级的单通道隔离栅极驱动器

　　驱动最高达 2121 VPK的 SiC MOSFET和 IGBT

　　VDD电源耐压最大 36 V(VDD–VEE)

　　±10A 峰值驱动电流能力

　　内置 5A 峰值电流有源米勒钳位

　　200ns 响应时间的快速 DESAT 保护功能

　　短路故障时 400 mA (IGBT)或1 A (SiC) 软关断

　　驱动侧和控制侧独立的ASC 输入控制，用于在系统故障时强制开通功率管(CA-IS3217/8LNW-Q1和CA-IS3217/8SNW-Q1版本)

　　集成隔离ADC功能(CA-IS3217/8ANW-Q1版本)，可用于温度采样和母线采样

　　- AIN范围 0.04 V~4.96 V

　　- APWM输出精度 ±0.5%

　　- APWM输出频率 10 kHz

　　- 200 μA内置电流源可选

　　过饱和故障时，FLT警告，通过RST/EN复位

　　快速响应的RST/EN关断/使能

　　输入引脚上40 ns(典型值)瞬态和脉冲抑制功能

　　12 V VDD UVLO 和电源READY指示功能

　　直通死区保护

　　延时特性：

　　- 130 ns(最大值)传播延迟

　　- 30 ns(最大值)脉宽失真

　　- 30 ns(最大值)器件间延时匹配

　　高共模瞬态抗扰度：150 kV/μs(最小值)

　　SOIC-16 宽体封装，爬电距离和间隙距离 >8mm

　　额定工作电压下隔离栅寿命大于40年

　　工作结温(TJ)范围 ：–40°C至 150°C

　　03 典型应用场景

　　汽车电驱逆变器

　　新能源车载充电器(OBC)

　　汽车高压DC-DC变换器

　　直流快速充电桩

　　工业电机驱动、光伏/储能逆变器

　　04 隔离ADC特性

　　CA-IS3217/8-Q1 系列集成了高精度隔离SAR ADC功能，将驱动侧AIN 引脚的模拟输入信号经过增强隔离栅传输至控制侧APWM引脚的占空比输出信号，MCU可直接计算占空比信号或外置RC滤波后MCU读取模拟量，如下图所示可实现隔离温度采样或母线电压采样等功能。AIN引脚内部集成一个200μA电流源，精度为±3%，可为热敏二极管提供正向偏压或在温度感应电阻器上产生压降。

　　AIN电压支持0.04 V - 4.96 V满量程输入，则APWM占空比从99.2% - 0.8%线性变化。不同温度下满量程精度可满足±0.5%，无需校准。APWM工作频率为10 kHz。

　　APWM占空比满足如下公式:

　　DutyAPWM(%)= -20 × VAIN +100

图2 隔离ADC典型应用图

　　如下图所示，基于CA-IS3217-Q1 产品实验室实测隔离ADC精度结果，在有效输入0.04-4.96 V范围内，每1 mV 取样一次，其结果在不同温度下满量程总误差约 ±10 mV，可达到 ±0.2% 精度。

图3 隔离ADC输入电压与总误差关系

　　05 小结

　　CA-IS3217/8-Q1 系列是川土微电子在“隔离+驱动+采样+保护”技术路径上的重要突破。它不仅延续了川土微在电容隔离与栅极驱动领域的技术积累，更通过高度集成化的主动保护策略与可配置采样功能，大幅提升了系统层面的功能安全与设计灵活性。

　　未来，川土微将继续围绕客户在新能源汽车、能源基础设施等领域的核心需求，持续拓展高性能、高可靠性隔离类芯片产品组合，助力客户构建更安全、更高效的下一代电力电子系统。