Controlador de 8 pines de SiC y IGBT de 35V 4A con polarización negativa integrada

1. Características

• Capacidad de corriente del controlador: 4A de corriente pico de salida y entrada

• Rango de VCC amplio hasta 35V

• Polarización negativa integrada de 3.5V

• Diseñado para el lado bajo y adecuado para el lado alto con arranque

• Detección de subtensión (UVLO) para voltaje positivo y negativo de la puerta

• Detección de desaturación para protección contra cortocircuitos con tiempo de bloqueo interno

• Salida de fallo cuando se detecta UVLO o DESAT

• Referencia de 5V 10mA para circuitos externos, ej. aislador digital

• Entrada compatible con TTL y CMOS

• SOIC-8 con patilla expuesta para aplicaciones de alta frecuencia y potencia

• Bajo retardo de propagación típico de 45ns con filtro de eliminación de glitches integrado

• Cualificado según AEC-Q100

2. Aplicaciones

• Cargadores a Bordo para EV

• Inversores y estaciones de carga para EV/HEV

• Convertidores AC/DC y DC/DC

• Control de Motor

3. Descripción

El IVCR1402Q es un conductor inteligente de alta velocidad, calificado por AEC-Q100, con un solo canal de 4A, capaz de conducir eficientemente y de forma segura MOSFETs de SiC e IGBTs. Una conducción fuerte con polarización negativa mejora la inmunidad al ruido contra el efecto Miller en operaciones de alto dv/dt. La detección de desaturación proporciona una robusta protección contra cortocircuitos y reduce el riesgo de daño a los dispositivos de potencia y a los componentes del sistema. Se inserta un tiempo de bloqueo fijo de 200 ns para evitar que la protección contra sobrecorriente se active prematuramente debido a picos de corriente y ruido en los bordes de conmutación. La protección UVLO de voltaje positivo y negativo fija asegura voltajes de puerta saludables. Una señal de fallo activa baja alerta al sistema cuando ocurre UVLO o sobrecorriente. Un bajo retraso de propagación y desajuste, junto con un pad térmico expuesto, permite que los MOSFETs de SiC conmuten a cientos de kHz. La generación integrada de voltaje negativo y la salida de referencia de 5V minimiza el número de componentes externos. Es el primer conductor industrial de MOSFETs de SiC e IGBTs que incluye generación de voltaje negativo, detección de desaturación y protección UVLO en un paquete de 8 patas. Es un conductor ideal para un diseño compacto.

Información del dispositivo

Configuración de pines y funciones

5. Especificaciones

5.1 Clasificaciones Máximas Absolutas

En el rango de temperatura ambiente libre (a menos que se indique lo contrario) (1)

(1) Operar más allá de los valores enumerados bajo Clasificaciones de Máximo Absoluto puede causar daño permanente al dispositivo.

La exposición a condiciones con clasificaciones de máximo absoluto por períodos prolongados puede afectar la confiabilidad del dispositivo.

5.2 Clasificación ESD

5.3 Condiciones de Operación Recomendadas

5.4 Información Térmica

5.5 Especificaciones Eléctricas

A menos que se indique lo contrario, VCC = 25 V, TA = –40°C a 125°C, capacitancia de bypass de 1 μF entre VCC y GND, f = 100 kHz.

Las corrientes son positivas hacia adentro y negativas hacia afuera del terminal especificado. Las especificaciones de condiciones típicas son a 25°C.

6 Características Típicas

7 Descripción Detallada

El controlador IVCR1402Q representa el desarrollo tecnológico de vanguardia de InventChip para un controlador de puerta de alta velocidad de un solo canal en el lado bajo

con generación de voltaje negativo integrada, protección contra saturación/cortocircuito y

UVLO programable. Este controlador ofrece características de clase mundial y el control de puerta de MOSFET de SiC más compacto y confiable.

Es el primer controlador de la industria equipado con todas las funciones necesarias para la puerta de MOSFET de SiC

características de conducción en un paquete SOIC-8.

Diagrama de Bloque Funcional

7.1 Entrada

IN es una entrada de puerta lógica no inversora. El pin tiene un tirador débil. La entrada es un nivel lógico compatible con TTL y CMOS, con una tolerancia máxima de entrada de 20V.

compatible con niveles lógicos TTL y CMOS con una tolerancia máxima de entrada de 20V.

7.2 Salida

IVCR1402Q presenta una etapa de salida de totém-polo de 4A. Proporciona alta corriente de fuente pico cuando es más necesario durante la región de meseta de Miller de la transición de encendido del interruptor de potencia. Una fuerte capacidad de sumidero resulta en una impedancia de tiraje muy baja en la etapa de salida del controlador, lo que mejora la inmunidad contra el efecto de encendido parasítico de Miller, especialmente donde se utilizan MOSFETs de bajo cargo de puerta o emergentes MOSFETs SiC de ancho de banda.

necesario durante la región de meseta de Miller de la transición de encendido del interruptor de potencia. Una fuerte capacidad de sumidero resulta en

una impedancia de bajada muy baja en la etapa de salida del controlador, lo que mejora la inmunidad contra efectos de encendido parasítico de Miller, especialmente donde se utilizan MOSFETs de silicio con carga de puerta baja o emergentes MOSFETs SiC de ancho de banda.

se utilizan MOSFETs de silicio con carga de puerta baja o emergentes MOSFETs SiC de ancho de banda.

usado.

7.3 Generación de Voltaje Negativo

Al iniciar, la salida NEG se conecta a GND y proporciona una ruta de alta corriente para que una fuente de corriente cargue el

capacitor externo de voltaje negativo CN (típicamente 1uF) a través del pin OUT. El capacitor puede cargarse por encima de

2.0V en menos de 10us. Antes de que la tensión del capacitor, VCN, esté cargada, \/FAULT permanece bajo/activo, ignorando

el nivel lógico de IN. Después de que el sesgo negativo esté listo, tanto el pin NEG como el pin \/FAULT se liberan y OUT comienza a

seguir la señal de entrada IN. Un regulador de voltaje negativo integrado regula el voltaje negativo a -3.5V para operación normal,

independientemente de la frecuencia y ciclo de trabajo del PWM. La señal de conducción, NEG, luego conmuta entre

VCC-3.5V y -3.5V.

7.4 Protecciones contra Subvoltaje

Todos los sesgos internos y externos del controlador son monitoreados para asegurar un funcionamiento saludable. VCC es

monitoreado por un circuito de detección de subvoltaje. La salida del controlador se apaga (se lleva a bajo) o permanece baja si el

voltaje está por debajo del límite establecido. Nótese que el umbral UVLO de VCC es 3.5V mayor que los voltajes de la puerta.

El voltaje negativo también es monitoreado. Su UVLO tiene un umbral fijo de 1.6V en dirección negativa. Un defecto en el capacitor de voltaje negativo podría resultar en que el voltaje del capacitor esté por debajo del umbral. La protección UVLO entonces llevará

la puerta del MOSFET a tierra. El pin \/FAULT se lleva a bajo cuando se detecta UVLO.

La detección de desaturación ocurre cuando hay un cortocircuito o sobrecorriente, la corriente del dispositivo de potencia (MOSFET de SiC o IGBT) puede aumentar a un valor tan alto que el dispositivo sale del estado de saturación, y Vds\/Vce del

dispositivo aumentará a un valor sustancialmente alto. El pin DESAT con un capacitor de enmascaramiento Cblk, normalmente limitado a

7.5 Detección de Desaturación

Cuando ocurre un cortocircuito o sobrecorriente, la corriente del dispositivo de potencia (MOSFET de SiC o IGBT) puede aumentar a un valor tan alto que los dispositivos salen del estado de saturación, y Vds\/Vce de los

dispositivos aumentará a un valor sustancialmente alto. El pin DESAT con un capacitor de enmascaramiento Cblk, normalmente limitado a

Id x Rds_on, ahora es capaz de cargar mucho más alto gracias a una fuente de corriente constante interna de 1mA. Cuando el

voltaje alcanza un umbral típico de 9.5V, OUT y \/FAULT se ponen ambos en bajo. Se inserta un tiempo en blanco de 200ns

en el flanco de subida de OUT para evitar que el circuito de protección DESAT se active prematuramente debido a la descarga de Coss.

Para minimizar la pérdida de la fuente de corriente constante interna, la fuente de corriente se apaga cuando el interruptor principal

está en estado apagado. Al seleccionar una capacitancia diferente, se puede programar el tiempo de retraso de apagado (tiempo en blanco externo).

El tiempo en blanco se puede calcular con,

Teblk = Cblk ∙Vth ∕ IDESAT

Por ejemplo, si Cblk es 47pF, Teblk = 47pF ∙9.5V ∕ 1mA = 446ns.

Tenga en cuenta que Teblk ya incluye el tiempo en blanco interno Tblk de 200ns.

Para la configuración del límite de corriente, se puede utilizar la siguiente ecuación,

El número de unidades de control de la red de radio de la red de radio de la red de radio de la red de radio de la red de radio de la red de radio de la red de radio de la red de radio de la red de radio de la red de radio de la red de radio de la red de radio de la red de radio de la red de radio de la

donde R1 es una resistencia de programación, VF_D1 es la tensión de diodo de alto voltaje hacia adelante, Rds_on es el giro de SiC MOSFET

en la resistencia a la temperatura de unión estimada, como 175 oC.

Un sistema de energía diferente generalmente requiere un tiempo de apagado diferente. Un tiempo de apagado optimizado puede maximizar

la capacidad de cortocircuito del sistema, limitando al mismo tiempo los VDS y el sonido de voltaje del bus.

7.6 Culpabilidad

/FAULT es una salida de colector abierta sin resistencia interna de tracción. Cuando se desatura y bajo tensiones

Si se detecta una señal de /FAULT, el pin /FAULT y el pin OUT se apagan. La señal / FAULT se mantendrá en bajo nivel durante 10 u después

La condición de falla se elimina. / FAULT es una señal de recuperación automática. El controlador del sistema tendrá que decidir cómo

para responder a la señal /FAULT. El siguiente diagrama muestra la secuencia de señales.

7.7 NEG

El capacitor de polarización negativa externo se carga rápidamente cuando NEG baja a bajo nivel. Esto ocurre durante el encendido

y el período de reinicio justo antes de que expire el período bajo de 10us /FAULT después de detectarse cualquier fallo. Durante el encendido

y el período de reinicio, se mide la tensión del capacitor de polarización negativa VCN. Tan pronto como la tensión supera el umbral VN

UVLO, NEG se convierte en alta impedancia y OUT toma el control de la conducción de la puerta.

8 Aplicaciones e Implementación

IVCR1402Q es un conductor ideal para un diseño compacto. Es un conductor de lado bajo. Sin embargo, con un generador de voltaje negativo incorporado,

el conductor puede usarse como un conductor de lado alto sin utilizar un sesgo aislado.

Luego se puede usar un bootstrap de bajo costo. El siguiente diagrama de circuito muestra una aplicación típica de puente semiestancial.

conductor de aplicación.

9 Diseño

Un buen diseño es un paso clave para lograr el rendimiento deseado del circuito. El primer paso es comenzar con una masa sólida.

Se recomienda conectar la pata expuesta a la masa del controlador. Es una regla general que los condensadores tienen

una prioridad mayor que las resistencias en cuanto al ordenamiento de ubicación. Un condensador de decoplaje de 1uF y 0.1uF

deben estar cerca del pin VCC y conectados a la masa del controlador. El condensador de voltaje negativo debe

ubicarse cerca de los pines OUT y NEG. El condensador de bloqueo también debe estar cerca del controlador. Un pequeño filtro

(con una constante de tiempo de 10ns) puede ser necesario en la entrada de IN si las trazas de señal de entrada deben pasar

por áreas ruidosas. A continuación se presenta un diseño recomendado.

10 Información de Embalaje

Dimensiones del Paquete SOIC-8 (EP)