Pilote à 8 broches pour SiC et IGBT avec polarisation négative intégrée, 35V 4A

1. Caractéristiques

• Capacité de courant du pilote : 4A de courant de pilotage maximal en entrée et en sortie

• Plage de VCC large allant jusqu'à 35V

• Polarisation négative intégrée de 3.5V

• Conçu pour le côté bas et adapté au fonctionnement haute tension avec bootstrap

• Détection de sous-tension (UVLO) pour les tensions de commande positives et négatives

• Détection de désaturation pour la protection contre les courts-circuits avec temps mort interne

• Sortie de défaillance en cas de détection d'UVLO ou de DESAT

• Référence de 5V 10mA pour circuits externes, par exemple isolateur numérique

• Entrée compatible TTL et CMOS

• SOIC-8 avec pad exposé pour applications haute fréquence et puissance

• Faible délai de propagation 45ns typique avec filtre anti-parasites intégré

• Qualifié AEC-Q100

2. Applications

• Chargeurs à bord pour véhicules électriques

• Inverseurs et stations de recharge pour véhicules électriques et hybrides

• Convertisseurs AC/DC et DC/DC

• Commande de moteur

3. Description

Le IVCR1402Q est un pilote intelligent haute vitesse, qualifié AEC-Q100, avec une voie unique de 4A, capable de piloter efficacement et en toute sécurité des transistors SiC MOSFET et IGBT. Une impulsion forte avec un biais négatif améliore l'immunité au bruit contre l'effet Miller lors d'une opération à haut dv/dt. La détection de désaturation offre une protection robuste contre les courts-circuits et réduit le risque de dommages aux dispositifs de puissance et aux composants du système. Un temps mort fixe de 200 ns est inséré pour éviter que la protection contre les surintensités ne soit activée prématurément par des pics de courant et du bruit liés aux transitions. Une protection UVLO (Under-Voltage Lock-Out) fixe pour les tensions positives et négatives du portail garantit des tensions de fonctionnement saines. Un signal de panne actif bas informe le système en cas de UVLO ou de surintensité. Une faible latence de propagation et un faible écart avec une plaque thermique exposée permettent aux transistors SiC MOSFET de commuter à plusieurs centaines de kHz. L'intégration de la génération de tension négative et d'une sortie de référence de 5V minimise le nombre de composants externes. C'est le premier pilote industriel de transistors SiC MOSFET et IGBT qui inclut la génération de tension négative, la détection de désaturation et la protection UVLO dans un boîtier à 8 broches. Il s'agit d'un pilote idéal pour un design compact.

Informations sur l'appareil

4. Configuration des broches et fonctions

5. Spécifications

5.1 Classements maximaux absolus

Sur la plage de température en air libre (sauf indication contraire) (1)

(1) Fonctionner au-delà des valeurs énumérées dans les caractéristiques maximales absolues peut endommager définitivement l'appareil.

Une exposition prolongée aux conditions maximales absolues peut affecter la fiabilité du dispositif.

5.2 Classement ESD

5.3 Conditions d'exploitation recommandées

5.4 Informations thermiques

5.5 Spécifications électriques

Sauf indication contraire, VCC = 25 V, TA = –40°C à 125°C, condensateur de bypass de 1 μF entre VCC et GND, f = 100 kHz.

Les courants sont positifs vers l'intérieur et négatifs vers l'extérieur de la borne spécifiée. Les spécifications des conditions typiques sont à 25°C.

6 Caractéristiques typiques

7 Description détaillée

Le pilote IVCR1402Q représente le développement technologique de pointe d'InventChip pour un pilote de porte haute vitesse monocanal basse tension

avec génération interne de tension négative, protection contre la désaturation/court-circuit,

et UVLO programmable. Ce pilote offre les meilleures caractéristiques de sa catégorie ainsi que le contrôle de porte de MOSFET en carbure de silicium le plus compact et fiable.

C'est le premier pilote de l'industrie équipé de toutes les fonctions nécessaires pour le pilotage des portes des MOSFET en carbure de silicium.

fonctionnalités de conduite dans un boîtier SOIC-8.

Diagramme à blocs fonctionnel

7.1 Entrée

IN est une entrée de pilote logique non inversant. La broche a une résistance de tirage faible. L'entrée est compatible avec des niveaux logiques TTL et CMOS avec une tolérance maximale d'entrée de 20V.

compatible avec des niveaux logiques TTL et CMOS, avec une tolérance maximale d'entrée de 20V.

7.2 Sortie

L'IVCR1402Q présente une sortie en totem-pôle de 4A. Elle fournit un courant source maximal lorsque cela est nécessaire pendant la région du plateau Miller de la transition d'allumage de l'interrupteur de puissance. Une forte capacité de drainage aboutit à

une impédance de tirage très faible dans l'étage de sortie du pilote, ce qui améliore la résistance aux effets de mise sous tension parasitaire Miller, surtout lorsqu'on utilise des MOSFET Si à faible charge de grille ou des nouveaux MOSFET SiC à large bande interdite.

une impédance de tirage très faible dans l'étage de sortie du pilote, ce qui améliore la résistance contre les effets de mise sous tension parasitaire Miller, notamment lorsque des MOSFET Si à faible charge de grille ou des nouveaux MOSFET SiC à large bande interdite sont utilisés.

utilisés.

usagé.

7.3 Génération de Tension Négative

Au démarrage, la sortie NEG est connectée à la masse (GND) et fournit un chemin à fort courant pour une source de courant afin de charger le

capaciteur externe de tension négative CN (typiquement 1uF) via la broche OUT. Le condensateur peut être chargé à plus de

2,0V en moins de 10 µs. Avant que la tension du condensateur, VCN, ne soit chargée, /FAULT reste bas/actif, indépendamment

du niveau logique de IN. Une fois que le biais négatif est prêt, les broches NEG et /FAULT sont libérées et OUT commence à

suivre le signal d'entrée IN. Un régulateur de tension négative intégré régule la tension négative à -3,5V pour le fonctionnement normal,

indépendamment de la fréquence et du cycle de travail du PWM. Le signal de commande de la porte, NEG, commute alors entre

VCC-3,5V et -3,5V.

7.4 Protections contre les sous-tensions

Tous les biais internes et externes du pilote sont surveillés pour garantir un fonctionnement correct. VCC est

surveillé par un circuit de détection de sous-tension. La sortie du pilote est arrêtée (ramenée basse) ou reste basse si la

tension est en dessous de la limite définie. Noter que le seuil UVLO de VCC est 3,5V supérieur aux tensions de grille.

La tension négative est également surveillée. Son UVLO a un seuil fixe de -1,6V. Un défaut du condensateur de tension négative

peut entraîner une baisse de la tension du condensateur en dessous du seuil. La protection UVLO ramènera alors

la grille du MOSFET à la masse. La broche \/FAULT est mise basse lorsque l'UVLO est détecté.

7.5 Détection de désaturation

Lorsqu'une court-circuit ou un surcourant se produit, le courant drain ou collecteur de l'appareil de puissance (MOSFET SiC ou IGBT)

peut augmenter à une valeur tellement élevée que l'appareil sort de son état de saturation, et Vds\/Vce de l'

appareil augmentera à une valeur substantiellement élevée. La broche DESAT avec un condensateur de masquage Cblk, normalement maintenue à

Id x Rds_on, maintenant peut charger beaucoup plus grâce à une source de courant interne constante de 1mA. Lorsque la

tension atteint le seuil typique de 9,5V, OUT et /FAULT sont tous deux mis à faible niveau. Un temps mort de 200ns est inséré

au front montant de OUT pour éviter que le circuit de protection DESAT ne soit déclenché prématurément en raison de la décharge de Coss.

Pour minimiser les pertes de la source de courant interne, la source de courant est éteinte lorsque l'interrupteur principal

est dans l'état éteint. En sélectionnant une capacité différente, le temps de retard d'extinction (temps mort externe) peut être

programmé. Le temps mort peut être calculé avec,

Teblk = Cblk ∙Vth / IDESAT

Par exemple, si Cblk est de 47pF, Teblk = 47pF ∙9,5V / 1mA = 446ns.

Notez que Teblk inclut déjà le temps mort interne Tblk de 200ns.

Pour la définition de la limite de courant, l'équation suivante peut être utilisée,

Illimiter = (Vth R1* IDESAT VF_D1)/ Rds_on

où R1 est une résistance de programmation, VF_D1 est la tension avant de la diode haute tension, Rds_on est le tour SiC MOSFET

sur la résistance à la température de jonction estimée, telle que 175 °C.

Un système d'alimentation différent exige généralement un temps d'arrêt différent. Un temps de déclenchement optimisé peut maximiser

la capacité de court-circuit du système tout en limitant les VDS et les sonneries de tension du bus.

7.6 Faute

/FAULT est une sortie de collecteur ouverte sans résistance de traction interne. Lorsque la désaturation et sous tension

sont détectées, l'épingle /FAULT et OUT sont toutes deux tirées vers le bas. Le signal / FAULT restera faible pendant 10 us après

la condition de défaut est supprimée. /FAULT est un signal de récupération automatique. Le contrôleur de système devra décider comment

pour répondre au signal /FAULT. Le schéma suivant montre la séquence du signal.

7.7 NEG

Le condensateur de biais négatif externe est rapidement chargé lorsque le NEG diminue. Ça arrive pendant le démarrage.

et redémarrer la période juste avant l'expiration de la période de 10us/FAULT après détection d'une défaillance. Pendant le démarrage

et période de redémarrage, la tension du condensateur de biais négatif VCN est mesurée. Dès que la tension dépasse VN

Le seuil UVLO, le NEG devient à haute impédance et OUT prend le contrôle de la porte.

8 Applications et mise en œuvre

Le IVCR1402Q est un pilote idéal pour une conception compacte. C'est un conducteur à basse vitesse. Cependant, avec un

générateur de tension négative, le pilote peut être utilisé comme pilote de côté haut sans utiliser un biais isolé.

Une chaîne de démarrage peu coûteuse peut alors être utilisée à la place. Le schéma de circuit suivant montre un demi-pont typique

demande de permis de conduire.

9 Disposition

Une bonne disposition est une étape clé pour obtenir les performances souhaitées du circuit. Un solide plan de masse est le premier point à considérer.

Il est recommandé de connecter la pad exposée au masse du pilote. Il s'agit d'une règle générale que les condensateurs ont

une priorité plus élevée que les résistances pour l'agencement des composants. Un condensateur de découplage de 1 µF et un de 0,1 µF

doivent être proches de la broche VCC et reliés au plan de masse du pilote. Le condensateur de tension négative doit

être placé près des broches OUT et NEG. Le condensateur de masquage doit également être proche du pilote. Un petit filtre

(avec une constante de temps de 10 ns) peut être nécessaire à l'entrée de IN si les tracés du signal d'entrée doivent passer

près de zones bruyantes. Ce qui suit est une disposition recommandée.

10 Informations sur l'emballage

Dimensions du boîtier SOIC-8 (EP)