دایریو 8 پین SiC و IGBT با ولتاژ منفی 35V 4A

۱. ویژگی‌ها

• ظرفیت جریان درایور: 4A جریان پیک درون و خروجی

• دامنه وسیع VCC تا 35V

• بایاس منفی 3.5 ولت انتگرال شده

• طراحی شده برای سوییچ پایین و مناسب برای تغذیه بالا با استفاده از روش بوت‌استرپ

• حفاظت ولتاژ دروازه مثبت و منفی با غیرفعال شدن خودکار (UVLO)

• تشخیص ناپایداری برای محافظت در برابر گذر کوتاه جریان با زمان بی‌اثر داخلی

• خروجی خطای زمانی که UVLO یا DESAT تشخیص داده شود

• مرجع 5 ولت 10 میلی آمپر برای مدار خارجی، مثلاً عایق دیجیتال

• ورودی سازگار با TTL و CMOS

• بسته بندی SOIC-8 با پد آزاد برای کاربردهای فرکانس بالا و توان بالا

• دلای موج پایین 45 نانو ثانیه ایپیکال با فیلتر ضد اشتباه ساخته شده درونی

• مجوز AEC-Q100

۲. کاربردها

• شارژرهای روی برد EV

• انورترها و ایستگاه های شارژ EV/HEV

• تبدیل کننده های AC/DC و DC/DC

• راندمان موتور

توضیحات

IVCR1402Q یک محرک هوشمند سریع، تک کاناله با ظرفیت 4 آمپر است که برای کاربری در شرایط AEC-Q100 معتبر شده و قادر به راندمان بالا و ایمن بودن SiC MOSFET‌ها و IGBT‌هاست. راندمان قوی با بایاس منفی مقاومت علیه نویز تحت عملیات با dv/dt بالا را بهبود می‌بخشد. تشخیص عدم ذوب (Desaturation Detection) حفاظت قوی در برابر مدار کوتاه و کاهش خطر آسیب به دستگاه‌های توانی و مولفه‌های سیستم را فراهم می‌کند. زمان بی‌اثر ثابتی به مقدار 200 نانوسکوند جهت جلوگیری از فعال‌شدن ناگهانی حفاظت برابر جریان زائد توسط اسپایک و نویز جریان لبه سوئیچینگ اعمال می‌شود. حفاظت ولتاژ بالا ثابت دروازه (UVLO) و حفاظت بایاس منفی ثابت اطمینان حاصل از ولتاژ‌های عملیاتی سالم دروازه را تضمین می‌کند. سیگنال خطای فعال پایین سیستم را هنگامی که UVLO یا جریان زائد رخ می‌دهد، هشدار می‌دهد. تاخیر پخش کم و نامتعادلی با یک پد حرارتی نمایی، اجازه می‌دهد تا SiC MOSFET‌ها در صد ها kHz جهش دهند. تولید ولتاژ منفی یکپارچه و خروجی مرجع 5V حداقل سازی تعداد مولفه‌های خارجی را امکان‌پذیر می‌سازد. این محصول اولین محرک صنعتی SiC MOSFET و IGBT است که شامل تولید ولتاژ منفی، تشخیص عدم ذوب و UVLO در یک بسته‌بندی 8 پینی است. این محرک مناسب برای طراحی فشرده است.

اطلاعات دستگاه

4. پیکربندی و توابع پین‌ها

5. مشخصات

5.1 رتبه‌بندی حداکثر مطلق

در دامنه دمای هوای آزاد (اگر غیر از این موضوع ذکر نشده باشد) (1)

(1) فعالیت فراتر از آنچه تحت رتبه بندی حداکثر مطلق فهرست شده است ممکن است خسارت دائمی به دستگاه وارد کند.

عرضه شدن در شرایط حداکثر رتبه بندی برای دوره ای طولانی ممکن است اطمینان قابلیت اعتماد دستگاه را تحت تاثیر قرار دهد.

5.2 رتبه اس دی ای

5.3 شرایط عملکرد پیشنهادی

5.4 اطلاعات گرمایی

5.5 مشخصات الکتریکی

به جز آنچه در غیر این صورت ذکر شده است، VCC = 25 ولت، TA = -40°C تا 125°C، ظرفیت بایパス 1 میکروفاراد از VCC به GND، f = 100 kHz.

جریان‌ها مثبت وارد و منفی خارج از ترمینال مشخص شده هستند. مشخصات حالت نمونه در دمای 25°C است.

6 ویژگی‌های نمونه

7 توضیحات دقیق

راننده IVCR1402Q نمایانگر فناوری جدیدترین یک کانال راننده دروازه سوئیچ پایین با سرعت بالا از InventChip است

فناوری توسعه یافته با قابلیت تولید ولتاژ منفی داخلی، محافظت از عدم satu و/یا کوتاه‌شدن مدار شامل می‌شود

برنامه ریزی UVLO این راننده بهترین ویژگی های کلاس خود را ارائه می دهد و کمکارت ترین و قابل اعتماد ترین

کنترل راننده دروازه SiC MOSFET این اولین درایور صنعت مجهز به تمام دروازه های ضروری SiC MOSFET است

ویژگی های راننده در یک بسته SOIC-8

نمودار بلوک تابع

7.1 ورودی

IN یک ورودی غیر معکوس درایور دروازه منطقی است. اون پيين يه کشش ضعيف داره ورودی یک TTL و CMOS است

سطح منطقی سازگار با حداکثر تحمل ورودی 20 ولت

7.2 تولید

IVCR1402Q دارای مرحله خروجی قطب توتم 4A است. آن را به ارقام بالا منبع جریان ارائه می دهد زمانی که آن را بیشتر

در طول منطقه فلات میلر از انتقال سوئیچ قدرت به کار گرفته شده است. ظرفیت قوی سینک منجر به

ممان یا امپدانس کش فرایند بسیار پایین در مرحله خروجی محرک که ایمنی علیه تأثیرات ناخواسته میلر را بهبود می‌بخشد

اثر روشن شدن، به ویژه جایی که ترانزیستورهای Si MOSFET با باردرگت کم یا نوپدیدهای جدید MOSFET SiC استفاده می‌شوند

استفاده می‌شود.

7.3 تولید ولتاژ منفی

در حین شروع کار، خروجی NEG به GND متصل می‌شود و مسیر جریان بالا برای یک منبع جریان برای شارژ کنده کنترل‌شده خارجی (CN معمولاً 1uF) از طریق پین OUT فراهم می‌آورد. این کنده می‌تواند به بیش از

2.0V در کمتر از 10 میکروثانیه شارژ شود. قبل از اینکه ولتاژ کپاسیتور، VCN، شارژ شود، /FAULT همچنان پایین/فعال باقی می‌ماند، بدون توجه به سطح منطقی IN. بعد از آماده شدن بایاس منفی، هر دو پین NEG و /FAULT آزاد می‌شوند و OUT شروع به دنبال کردن سیگنال ورودی IN می‌کند. تنظیم‌کننده ولتاژ منفی داخلی

ولتاژ منفی را به -3.5V برای عملکرد عادی تنظیم می‌کند، بی‌توجه به فرکانس PWM و دوره وظیفه. سیگنال محرک گیت، NEG، سپس بین مقادیر متفاوت سوئیچ می‌شود

IN’s منطق سطحی. پس از آماده شدن بایاس منفی، هر دو پین NEG و /FAULT آزاد می‌شوند و OUT شروع به دنبال کردن سیگنال ورودی IN می‌کند.

تنظیم‌کننده ولتاژ منفی داخلی ولتاژ منفی را به -3.5V برای عملکرد عادی تنظیم می‌کند، بی‌توجه به فرکانس PWM و دوره وظیفه. سیگنال محرک گیت، NEG، سپس بین مقادیر مختلف سوئیچ می‌شود

سیگنال محرک گیت، NEG، سپس بین

VCC-3.5 ولت و -3.5 ولت

7.4 تحت محافظت ولتاژ

تمام تعصب های داخلی و خارجی راننده برای اطمینان از وضعیت عملیاتی سالم نظارت می شود. VCC

با یک مدار تشخیص ولتاژ پایین نظارت می شود. خروجی راننده خاموش می شود (با کمترین فشار کشیده می شود) یا در صورت کاهش

ولتاژ زیر حد مقرر است. توجه داشته باشید که آستانه UVLO VCC 3.5V بالاتر از ولتاژ دروازه است.

ولتاژ منفی نیز تحت نظارت است. UVLOش حد ثابت 1.6V منفی داره ولتاژ منفی

نقص خازن می تواند باعث شود که ولتاژ خازن زیر حد باشد. بعد از آن محافظت UVLO

دروازه ي موسفت به زمين رسيده / FAULT در صورت تشخیص UVLO پایین کشیده می شود.

7.5 تشخیص آسایش

هنگامی که مدار کوتاه یا بیش از حد جریان رخ می دهد، دستگاه قدرت (SiC MOSFET یا IGBT) تخلیه یا جمع آوری

جریان می تواند به قدر بالایی افزایش یابد که دستگاه ها از حالت اشباع خارج شوند و Vds/Vce از

دستگاه ها به ارزش قابل توجهی افزایش می یابند. پین DESAT با یک خازن خالی Cblk، به طور معمول به

Id x Rds_on، حالا قادر به شارژ خیلی بیشتر توسط یک منبع جریان ثابت داخلی 1mA است. وقتی که

ولتاژ به حد حد 9.5V می رسد، OUT و / FAULT هر دو پایین کشیده می شوند. زمان خالی 200ns وارد می شود

در لبه افزایش OUT برای جلوگیری از محافظت از مدار DESAT از تحریک زودرس به دلیل تخلیه Coss.

برای به حداقل رساندن از دست دادن منبع جریان ثابت داخلی، منبع جریان خاموش می شود زمانی که سوئیچ اصلی

در حالت خاموشي است با انتخاب ظرفیت متفاوت، زمان تاخیر خاموش (زمان خالی شدن خارجی) می تواند

برنامه ریزی شده زمان خالی شدن را می توان با

تبلک = Cblk ∙Vth / IDESAT

به عنوان مثال، اگر Cblk 47pF باشد، Teblk = 47pF ∙ 9.5V / 1mA = 446ns.

تبلیغ نوت شامل زمان خالی Tblk 200ns داخلی است.

برای تنظیم محدودیت جریان، از معادله زیر می‌توان استفاده کرد،

Ilimit = (Vth – R1* IDESAT – VF_D1) / Rds_on

جایی که R1 مقاومت برنامه‌ریزی است، VF_D1 ولتاژ پیش رو دیود فشار بالا، و Rds_on مقاومت روشن شدن MOSFET SiC در دماي مشخص گره، مانند 175 درجه سانتیگراد است.

مقاومت روشن شدن در دمای تخمینی گره، مانند 175 درجه سانتیگراد.

سیستم قدرت مختلف معمولاً نیاز به زمان خاموش شدن متفاوتی دارد. یک زمان خاموش شدن بهینه می‌تواند توانایی کوتاه شدن سیستم را حداکثر کند همزمان با محدود کردن Vds و نوسان ولتاژ خط بار.

سرخط عیب

Fault یک خروجی جمعی با مقاومت داخلی برگشتی ندارد. وقتی عدم satu و ولتاژ پایین‌تر از حد تشخیص داده می‌شود، پین Fault و OUT هر دو به سطح پایین کشیده می‌شوند. سیگنال Fault به مدت 10 میکروثانیه پس از آن در حالت پایین باقی می‌ماند.

Fault یک خروجی جمعی با مقاومت داخلی برگشتی ندارد.

هنگامی که عدم satu و ولتاژ پایین‌تر از حد تشخیص داده می‌شود، پین Fault و OUT هر دو به سطح پایین کشیده می‌شوند. سیگنال Fault به مدت 10 میکروثانیه پس از آن در حالت پایین باقی می‌ماند.

شرایط خطای حذف شده است. \FAULT سیگنال بازیابی خودکار است. کنترلر سیستم باید تصمیم بگیرد چگونه

به سیگنال \FAULT پاسخ دهد. نمودار زیر دنباله سیگنال‌ها را نشان می‌دهد.

7.7 NEG

خازن جهت منفی بیاس به سرعت شارژ می‌شود هنگامی که NEG کم می‌آید. این موضوع در طول روشن شدن سیستم و دوره راه‌اندازی مجدد رخ می‌دهد، دقیقاً قبل از اتمام دوره پایین 10 میکروثانیه \FAULT پس از تشخیص هر نوع خطایی. در طول روشن شدن سیستم و دوره راه‌اندازی مجدد، ولتاژ خازن بیاس منفی VCN اندازه‌گیری می‌شود. فوراً بعد از اینکه ولتاژ فراتر از آستانه VN UVLO برود، NEG به حالت مقاومت بالا می‌پردازد و OUT کنترل دروازه را از آن point به بعد اداره می‌کند.

و دوره راه‌اندازی مجدد، ولتاژ خازن بیاس منفی VCN اندازه‌گیری می‌شود. فوراً بعد از اینکه ولتاژ فراتر از آستانه VN UVLO برود، NEG به حالت مقاومت بالا می‌پردازد و OUT کنترل دروازه را از آن point به بعد اداره می‌کند.

و دوره راه‌اندازی مجدد، خازن بیاس منفی شارژ می‌شود. فوراً بعد از اینکه ولتاژ فراتر از آستانه VN UVLO برود، NEG به حالت مقاومت بالا می‌پردازد و OUT کنترل دروازه را اداره می‌کند.

زودتر از اینکه ولتاژ فراتر از آستانه VN UVLO برود، NEG به حالت مقاومت بالا می‌پردازد و OUT کنترل دروازه را اداره می‌کند.

8 کاربردها و پیاده‌سازی

IVCR1402Q دریور مناسبی برای طراحی فشرده است. این یک دریور جانب پایین است. اما با وجود ژنراتور ولتاژ منفی داخلی، این دریور می‌تواند بدون استفاده از بیاس عایق به عنوان دریور جانب بالایی استفاده شود.

دریور می‌تواند بدون استفاده از بیاس عایق به عنوان دریور جانب بالایی استفاده شود.

در این صورت می توان از یک بوتسترپ ارزان قیمت استفاده کرد. نمودار مدار زیر نشان می دهد یک پل نیمه معمولی

درخواست راننده

9 طرح بندی

یک طرح خوب یک گام کلیدی برای دستیابی به عملکرد مورد نظر مدار است. زمین محکم اولین چیزی است که باید شروع کنیم.

توصیه می شود که پد آشکار را به زمین راننده متصل کنید. این یک قاعده کلی است که خازن ها

اولویت بالاتر از مقاومت ها برای تنظیم مکان. یک خازن جدا کننده 1uF و 0.1uF

باید نزدیک به پین VCC باشد و به سطح زمین راننده متصل شود. ولت منفی باید

در نزدیکی پین های OUT و NEG قرار می گیرند. خازن خالی باید نزدیک راننده هم باشد. يه فيلتر کوچيک

(با ثابت زمان 10ns) ممکن است در ورودی IN مورد نیاز باشد اگر ردارهای سیگنال ورودی باید عبور کنند

از يه منطقه ي سر و صدايي عبور ميکنيم در زیر طرحی توصیه شده است.

اطلاعات بسته‌بندی 10

ابعاد بسته SOIC-8 (EP)