35V 4A SiC und IGBT 8-Pin-Treiber mit integrierter negativer Spannung

1. Merkmale

• Treiberstromkapazität: 4A Senk- und Quelle-Gipfelstrom

• Breiter VCC-Bereich bis zu 35V

• Integrierte 3,5V negative Bias-Spannung

• Entworfen für die untere Seite und geeignet für Bootstrap-Hochspannung

• UVLO für positive und negative Gatterspannung

• Desaturierungs-Erkennung für Kurzschutz mit internem Blendzeitraum

• Fehlerausgabe bei UVLO oder DESAT-Erkennung

• 5V 10mA Referenz für externe Schaltung, z. B. digitale Isolator

• TTL- und CMOS-kompatibler Eingang

• SOIC-8 mit freigelegtem Pad für Hochfrequenz- und Leistungsanwendungen

• Niedrige Ausbreitungsverzögerung von typischerweise 45ns mit integriertem Entglitzer-Filter

• AEC-Q100-zertifiziert

2. Anwendungen

• EV Bordladegeräte

• EV/HEV-Umrichter und Ladestationen

• AC/DC und DC/DC-Wandler

• Motorantrieb

3. Beschreibung

Der IVCR1402Q ist AEC-Q100-zertifiziert, ein 4A-Einzelkanal-Hochgeschwindigkeits-Smart-Treiber, der in der Lage ist, SiC-MOSFETs und IGBTs effizient und sicher zu steuern. Eine starke Ansteuerung mit negativer Verschiebung verbessert die Störfestigkeit gegen den Miller-Effekt bei hohen dv/dt-Betriebsspannungen. Die Entsaettigungserkennung bietet eine robuste Kurzschlusschutzfunktion und reduziert das Risiko von Schäden an Leistungsbereichen und Systemkomponenten. Eine feste 200ns-Blendezeit wird eingefügt, um einen vorzeitigen Auslöser des Überstromschutzes durch Schaltkantenstromspitzen und Störungen zu verhindern. Fester positiver Gattertreibspannung-UVLO und fester negativer Bias-UVLO-Schutz gewährleistet gesunde Gatterbetriebsspannungen. Ein aktiv niedriges Fehlerzeichen warnt das System, wenn UVLO oder Überstrom auftritt. Niedrige Ausbreitungsverzögerung und -unterschied mit einem freigelegten thermischen Pad ermöglichen es SiC-MOSFETs, bei Hunderten von kHz zu schalten. Integrierte Negative-Voltagesgenerierung und 5V-Referenzausgang minimieren die Anzahl der externen Komponenten. Es ist der erste industrielle SiC-MOSFET- und IGBT-Treiber, der Negative-Voltagesgenerierung, Entsaettigung und UVLO in einem 8-Pin-Gehäuse enthält. Er ist der ideale Treiber für eine kompakte Designlösung.

Geräteinformationen

4. Pin-Konfiguration und Funktionen

5. Spezifikationen

5.1 Absolute Maximalwerte

Über den freien Temperaturbereich (sofern nicht anders vermerkt) (1)

(1) Betrieb außerhalb der unter absoluten Maximalwerten aufgelisteten Werte kann dauerhafte Schäden am Gerät verursachen.

Eine ausgedehnte Belastung mit absolut maximalen Werten kann die Zuverlässigkeit des Geräts beeinträchtigen.

5.2 ESD-Bewertung

5.3 Empfohlene Betriebsbedingungen

5.4 Thermische Informationen

5.5 Elektrische Spezifikationen

Es sei denn, anders angegeben, VCC = 25 V, TA = –40°C bis 125°C, 1-μF Bypass-Kapazität von VCC zu GND, f = 100 kHz.

Ströme sind positiv in und negativ aus dem angegebenen Terminal. Typische Bedingungsspezifikationen sind bei 25°C.

6 Typische Charakteristiken

7 Detaillierte Beschreibung

IVCR1402Q-Treiber repräsentiert InventChips neueste Entwicklungstechnologie für einen Einzelspur-Niederrand-Hochgeschwindigkeitsschaltkreis-Treiber

mit integrierter Erzeugung negativer Spannung, Desaturierungs-/Kurzschluss-Schutzfunktion und

programmierbarem UVLO. Dieser Treiber bietet Spitzenleistungen und ist der kompakteste und zuverlässigste

SiC-MOSFET-Gattertreiber. Es ist der erste Branchetreiber, der alle notwendigen SiC-MOSFET-Gatterfunktionen enthält

Fahrfunktionen in einem SOIC-8-Paket.

Funktionsblockdiagramm

7.1 Eingabe

IN ist eine nicht umkehrbare Logiktorsteuerung. Der Stift hat einen schwachen Zug. Die Eingabe ist eine TTL und CMOS

kompatible Logikstufe mit einer maximal 20 V Eingangstoleranz.

7.2 Ausgabe

IVCR1402Q verfügt über eine Totempol-Ausgangsstufe 4A. Es liefert hohe Spitzenquelle Strom, wenn es am meisten

Die Anlage ist in der Lage, die erforderlichen Daten zu erfassen. Die starke Waschbefriedigung führt zu

eine sehr geringe Abziehimpedanz in der Ausgangsstufe des Treibers, die die Immunität gegen die parasitäre Miller-Müllerei verbessert

Einige der wichtigsten Faktoren sind die

verwendet.

7.3 Erzeugung von Negativspannung

Bei dem Start wird die NEG-Ausgabe an die GND gezogen und stellt einen hohen Strompfad für eine Stromquelle zur Verfügung, um die

Außen-Negativspannungskondensator CN (1uF typisch) durch OUT-Pin. Der Kondensator kann bis oben geladen werden

2.0V in weniger als 10U. Vor der Kondensatorspannung, VCN, aufgeladen, / FAULT bleibt niedrig / aktiv, unabhängig

Die Logik des IN. Nach der negativen Verzerrung ist bereit, sowohl NEG Pin und / FAULT Pin freigegeben und OUT beginnt

Folgen Sie dem Eingangssignal IN. Ein eingebauter Negativspannungsregler regelt die Negativspannung auf -3,5 V für normale

Betrieb, unabhängig von der PWM-Frequenz und dem Arbeitszyklus. Das Torantriebssignal, NEG, schaltet dann zwischen

VCC 3,5 V und -3,5 V.

7.4 Unter Spannungsschutz

Alle internen und externen Schwellwerte des Treibers werden überwacht, um einen sicheren Betriebszustand zu gewährleisten. VCC wird

durch eine Unterspannungserkennungsschaltung überwacht. Die Treiber-Ausgabe wird abgeschaltet (auf Niveau gezogen) oder bleibt niedrig, wenn die

Spannung unter dem eingestellten Grenzwert liegt. Beachten Sie, dass der VCC UVLO-Schwellwert 3,5V höher als die Gatterspannungen ist.

Die negative Spannung wird ebenfalls überwacht. Ihr UVLO hat einen festen negativen Schwellwert von -1,6V. Ein Defekt am Kondensator für die negative Spannung kann dazu führen, dass die Kondensatorspannung unter den Schwellwert fällt. Der UVLO-Schutz zieht dann

den MOSFET-Gatter auf Masse. Wenn ein UVLO erkannt wird, wird \/FAULT auf Niveau gezogen.

7.5 Desaturations-Erkennung

Bei Kurzschluss oder Überstrom kann der Drain- oder Collectorstrom des Leistungsbau elements (SiC-MOSFET oder IGBT) so stark ansteigen, dass das Bauelement aus der Sättigung kommt und die Vds\/Vce des

Bauelements auf einen erheblich höheren Wert ansteigt. Der DESAT-Pin mit einem Blankingschaltkreis Cblk wird normalerweise geklemmt auf

eine Referenzspannung, um ungewollte Auslöseereignisse zu vermeiden. Während eines Leistungszyklus wird der Blankingzeitraum benötigt, um

die Erkennung von echten Desaturationsereignissen sicherzustellen.

Id x Rds_on kann nun durch eine interne 1mA Konstantstromquelle viel höher aufladen. Wenn die

Spannung den typischen Schwellenwert von 9,5V erreicht, werden OUT und /FAULT beide auf niedrig gezogen. Eine Verzögerungszeit von 200ns wird

am steigenden Flank von OUT eingefügt, um den DESAT-Schutz vor einer vorzeitigen Auslösung durch die Entladung von Coss zu schützen.

Um den Verlust der internen Konstantstromquelle zu minimieren, wird die Stromquelle abgeschaltet, wenn der Hauptswitch

im Auszustand ist. Durch Auswahl einer anderen Kapazität kann die Ausschaltverzögerungszeit (externe Leerlaufzeit) programmiert werden.

Die Leerlaufzeit kann mit folgender Formel berechnet werden:

Teblk = Cblk ∙Vth / IDESAT

Zum Beispiel, wenn Cblk 47pF beträgt, Teblk = 47pF ∙9,5V / 1mA = 446ns.

Hinweis: Teblk enthält bereits die interne Tblk Leerlaufzeit von 200ns.

Für die Einstellung des Stromlimits kann die folgende Gleichung verwendet werden,

Die Daten werden in der Tabelle 1 aufgeführt.

wobei R1 ein Programmierwiderstand ist, VF_D1 die Vorwärtsspannung der Hochspannungsdiode, Rds_on die SiC MOSFET-Umdrehung

auf Widerstand bei geschätzten Verbindungstemperaturen, z. B. 175 °C.

Bei einem anderen Stromsystem ist in der Regel eine andere Ausschaltzeit erforderlich. Eine optimierte Abschaltzeit kann maximieren

die Leistungsfähigkeit des Systems bei Kurzschluss und gleichzeitig die Einschränkung von Vds und Busspannungsringen.

7.6 Schuld

/FAULT ist ein offener Kollektor ohne internen Aufzugswiderstand. Bei Desaturation und unter Spannungen

Die Anzeige der Fehlermeldung wird mit einem Anschluss an die Anzeige des Anschlags erfolgen. Das /FAULT-Signal bleibt 10 Minuten lang niedrig.

Die Fehlerbedingung wird entfernt. /FAULT ist ein automatisches Wiederherstellungssignal. Der Systemcontroller muss entscheiden, wie

auf das /FAULT-Signal zu reagieren. Die folgende Abbildung zeigt die Signalfolge.

7.7 NEG

Der externe negative Verzerrungskondensator wird schnell aufgeladen, wenn NEG niedrig wird. Es passiert während des Anschlusses.

und die Periode kurz vor Ablauf der 10us/FAULT-Low-Periode nach Feststellung eines Fehlers neu starten. Während der Anschaltung

und Neustartperiode wird die negative Verzerrungsspannung des Kondensators VCN gemessen. Sobald die Spannung über VN ist

UVLO-Schwelle, NEG wird hohe Impedanz und OUT übernimmt die Steuerung des Torantriebs.

8 Anwendung und Umsetzung

IVCR1402Q ist ein idealer Treiber für ein kompaktes Design. Es ist ein niedrigerer Fahrer. Die Kommission hat jedoch mit einem

Der Steuergerät kann als High-Side-Treiber verwendet werden, ohne eine isolierte Verzerrung zu verwenden.

Es kann dann stattdessen ein kostengünstiger Bootstrap verwendet werden. Das folgende Schaltkreisdiagramm zeigt eine typische Halbbrücke

Anmeldung des Fahrers.

9 Layout

Ein gutes Layout ist ein Schlüsselschritt, um die gewünschte Schaltungsleistung zu erreichen. Festes Grundpotential ist der erste Schritt.

Es wird empfohlen, das freigelegte Pad an das Treiber-Grundpotential zu binden. Eine allgemeine Regel ist, dass Kondensatoren

eine höhere Priorität als Widerstände bei der Platzierung haben. Ein 1µF- und ein 0,1µF-Dekopplungskondensator

sollten nahe am VCC-Pin liegen und auf das Treiber-Grundpotentialschicht gelegt werden. Der Negative-Spannungskondensator sollte

nahe den OUT- und NEG-Pins liegen. Der Blankingskondensator sollte ebenfalls nah am Treiber liegen. Ein kleiner Filter

(mit einer Zeitkonstanten von 10ns) könnte am Eingang von IN benötigt werden, wenn die Eingangssignalleiter durch

ein störanfälliges Gebiet führen müssen. Folgendes ist ein empfohlenes Layout.

10 Verpackungsinformationen

SOIC-8 (EP) Gehäuseabmessungen