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可嵌入心電震發(fā)生器（ImplantableCardivoerterDefibrillators-ICD）已通用幾年了。ICD在連接到心臟的兩個(gè)電極之間施加高壓脈沖，它隨時(shí)檢測心臟纖維性顫動(dòng)。此脈沖可高達800V，在幾毫秒期間電流達幾十安培。 用電荷泵產(chǎn)生高電壓并把它存儲存一個(gè)大電容器上。通常，電擊（脈沖）通過(guò)一個(gè)2相脈沖傳送到心臟。圖1示出2相電震發(fā)生器系統和產(chǎn)生所需雙相脈沖的高壓橋的原理框圖。此應用由兩個(gè)相同的半橋組成，每個(gè)半橋有兩個(gè)開(kāi)關(guān)，一個(gè)連接地、一個(gè)連接高電壓。隔離柵雙極晶體管（IGBT）最常用做開(kāi)關(guān)元件，因為IGBT具有最小的導通電阻及硅面積。高端IGBT需要一個(gè)柵極電壓，此電壓比開(kāi)關(guān)電壓高10～15V。通常用一個(gè)變壓器進(jìn)行高壓控制器和開(kāi)關(guān)之間的電平變換。圖2示出一個(gè)橋所需元件的原理框圖。 采用變壓器有明顯的缺點(diǎn)： 1）.分選來(lái)自不同廠(chǎng)家的分立元件，使制造變復雜并增加成本。 2）.變壓器體積大而且在生產(chǎn)中難以控制，這導致可靠性降低。 1 MED427高電壓半橋 Microsemi公司開(kāi)發(fā)了一款高電壓半橋模件（見(jiàn)圖3），用于甚低功率、低電壓應用，在這些應用中空間大小和靜態(tài)電流是主要的關(guān)心點(diǎn)。這種模件為低速和低占空因數高電壓開(kāi)關(guān)應提供了一種完整的解決方案。 1）特性 高電壓半橋模件的主要特性有： ·低電壓接口；可直接從CMOS電平控制器芯片（邏輯電平輸入）控制該橋。 ·完全集成了半橋所需的所有元件。 ·BGA（球式柵格陣列）MCM（多芯片模件）封裝的小尺寸。 ·甚低的靜態(tài)電流（50nA典型值） 2）技術(shù) ·為了達到最小可能的尺寸和靜態(tài)電流，Microsemi開(kāi)發(fā)出一些新的關(guān)鍵技術(shù)： 通過(guò)電容耦合的高端電平變換和傳輸。用兩個(gè)Microsemi專(zhuān)利IC（見(jiàn)圖3中的IC1和IC2）實(shí)現這種功能。 ·低柵極電荷IGBT。低柵極電荷使得可用較小值的隔離/電荷變換電容器。 2 工作原理 兩個(gè)邏輯電平輸入LO+EN（低端開(kāi)關(guān)使能）和HI_EH（高端開(kāi)關(guān)使能）控制低和高端開(kāi)關(guān)導通（見(jiàn)圖3）。LO_EN信號經(jīng)電平變換器和IC1中的驅動(dòng)器驅動(dòng)低端IGBT的柵極。 HI_NE引腳使能LC1中的高頻振蕩器。此振蕩器輸出經(jīng)電平變換到IGBT柵驅動(dòng)電壓（VDD）并驅動(dòng)隔離和電荷轉換電容器。電容器的另一端連接到IC2，在IC2中對時(shí)鐘信號整流以產(chǎn)生柵發(fā)射極電壓。IC2也有一個(gè)開(kāi)關(guān)，當沒(méi)有時(shí)鐘信號時(shí)此開(kāi)關(guān)使IGBT柵極到發(fā)射極短路（見(jiàn)圖4）。圖5的仿真的結果示出所得到的半橋輸出，IGBT柵-發(fā)射極電壓和到IC2的時(shí)鐘輸入的結果。 3 結語(yǔ) MED427BGA/MCM以最小可能的尺寸提供了一個(gè)完全集成的高電壓半橋。它特點(diǎn)適合于低速應用。 |
