35V 4A SiC en IGBT 8-pins driver met geïntegreerde negatieve bias Nederland

Plaats van herkomst:	Zhejiang
Merk:	Inventchip-technologie
Model nummer:	IVCR1402DPQR
Certificering:	AEC-Q100 gekwalificeerd

1. Kenmerken

• Stroomcapaciteit driver: 4A piekstroom voor put en bron

• Groot VCC-bereik tot 35V

• Geïntegreerde negatieve bias van 3.5 V

• Ontworpen voor low side en geschikt voor bootstrap high side power

• UVLO voor positieve en negatieve poortaandrijfspanning

• Desaturatiedetectie voor kortsluitbeveiliging met interne onderdrukkingstijd

• Foutuitgang wanneer UVLO of DESAT gedetecteerd wordt

• 5V 10mA referentie voor extern circuit, bijv. digitale isolator

• TTL- en CMOS-compatibele ingang

• SOIC-8 met blootliggende pad voor hoogfrequente en vermogenstoepassingen

• Lage voortplantingsvertraging, typisch 45ns, met ingebouwd de-glitch-filter

• AEC-Q100 gekwalificeerd

2. toepassingen

• EV-boordladers

• EV/HEV-omvormers en laadstations

• AC/DC- en DC/DC-converters

• Motoraandrijving

3. Beschrijving

De IVCR1402Q is een AEC-Q100-gekwalificeerde, 4A single-channel, snelle slimme driver, die in staat is om SiC MOSFET's en IGBT's efficiënt en veilig aan te sturen. Een sterke aandrijving met een negatieve bias verbetert de ruisimmuniteit tegen het Miller-effect bij hoge dv/dt-werking. Desaturatiedetectie biedt robuuste kortsluitbeveiliging en vermindert het risico op schade aan stroomapparatuur en systeemcomponenten. Er is een vaste onderdrukkingstijd van 200 ns ingevoegd om te voorkomen dat de overstroombeveiliging voortijdig wordt geactiveerd door stroompiek en ruis op de schakelrand. Vaste positieve poortaandrijfspanning UVLO en vaste negatieve bias UVLO-bescherming zorgen voor gezonde poortbedieningsspanningen. Een actief laagfoutsignaal waarschuwt het systeem wanneer UVLO of overstroom optreedt. Door de lage voortplantingsvertraging en de mismatch met een blootliggend thermisch kussen kunnen SiC MOSFET's schakelen op honderden kHz. Geïntegreerde negatieve spanningsopwekking en 5V-referentie-uitgang minimaliseren het aantal externe componenten. Het is de eerste industriële SiC MOSFET- en IGBT-driver die negatieve spanningsopwekking, desaturatie en UVLO omvat in een 8-pins behuizing. Het is een ideale driver voor een compact ontwerp.

Device Information

ONDERDEEL NUMMER

PAKKET

INPAKKEN

IVCR1402DPQR

SOIC-8 (EP)

Tape en spoel

4. Pinconfiguratie en functies

PIN

NAAM

I / O

PRODUCTBESCHRIJVING

1

IN

I

Logische ingang

2

5VREF

O

5V/10mA-uitgang voor extern circuit

3

/SCHULD

O

Open collectorfoutuitgang, naar laag getrokken wanneer overstroom of UVLO wordt gedetecteerd.

4

DEAT

I

Desaturatiedetectie-ingang

5

VCC

P

Positieve bias aanbod

6

OUT

O

Uitgang poortdriver

7

GND

G

Chauffeur grond

8

NEG

O

Negatieve uitgangsspanning

Blootgesteld kussen

Het aan de onderkant blootliggende pad is bij de lay-out vaak aan GND gekoppeld.

5. Bestek

5.1 Absolute maximale beoordelingen

Temperatuurbereik boven vrije lucht (tenzij anders vermeld) (1)

MIN MAX

EENHEID

VCC Totale voedingsspanning (referentie naar GND)

-0.3 35

V

VOUT Uitgangsspanning poortdriver

-0.3 VCC+0.3

V

IOUTH Gate driver uitgangsbronstroom (bij maximale pulsbreedte 10us en 0.2% inschakelduur)

6.6

A

IOUTL Gate driver uitgangsstroom (bij maximale pulsbreedte 10us en 0.2% inschakelduur)

6.6

A

VIN IN-signaalspanning

-5.0 20

V

I5VREF 5VREF uitgangsstroom

25

mA

VDESAT Spanning bij DESAT

-0.3 VCC+0.3

V

VNEG-spanning op NEG-pin

UIT-5.0 VCC+0.3

V

TJ Verbindingstemperatuur

-40 150

° C

TSTG Opslagtemperatuur

-65 150

° C

(1) Als u meer werkt dan vermeld onder Absolute maximumwaarden, kan dit permanente schade aan het apparaat veroorzaken.

Blootstelling aan absoluut maximale nominale omstandigheden gedurende langere tijd kan de betrouwbaarheid van het apparaat beïnvloeden.

5.2 ESD-beoordeling

Waarde

EENHEID

V(ESD) Elektrostatische ontlading

Menselijk lichaamsmodel (HBM), volgens AEC Q100-002

+/- 2000

V

Model met opgeladen apparaat (CDM), volgens AEC Q100-011

+/- 500

5.3 Aanbevolen bedrijfsomstandigheden

MIN

MAX

EENHEID

VCC Totale voedingsspanning (referentie naar GND)

15

25

V

VIN Gate-ingangsspanning

0

15

V

VDESAT Spanning bij DESAT

0

VCC

V

TAMB Omgevingstemperatuur

-40

125

° C

5.4 Thermische informatie

IVCR1402DPQR

EENHEID

RθJA Verbinding-naar-omgeving

39

° C / W

RθJB Verbinding-naar-PCB

11

° C / W

RθJP Verbindingspad met blootliggend kussen

5.1

° C / W

5.5 Elektrische specificaties

Tenzij anders vermeld, VCC = 25 V, TA = –40°C tot 125°C, 1-μF bypass-capaciteit van VCC naar GND, f = 100 kHz.

Stromen zijn positief in en negatief uit de gespecificeerde terminal. Typische conditiespecificaties zijn bij 25°C.

6 Typische kenmerken

7 Gedetailleerde beschrijving

De IVCR1402Q-driver vertegenwoordigt InventChip's geavanceerde éénkanaals low-side high-speed gate-driver

technologische ontwikkeling. Het beschikt over ingebouwde negatieve spanningsopwekking, desaturatie-/kortsluitbeveiliging,

programmeerbare UVLO. Deze driver biedt de beste eigenschappen in zijn klasse en de meest compacte en betrouwbare

SiC MOSFET-poortaandrijfbesturing. Het is de eerste industriële driver die is uitgerust met alle benodigde SiC MOSFET-poorten

rijfuncties in een SOIC-8-pakket.

Functieblokdiagram

7.1 Input

IN is een niet-inverterende logische poortdriveringang. De pin heeft een zwakke pulldown. De ingang is een TTL en CMOS

compatibel logisch niveau met maximale ingangstolerantie van 20 V.

7.2 Output

IVCR1402Q beschikt over een 4A totempaal-eindtrap. Het levert een hoge piekbronstroom wanneer deze het hoogst is

nodig tijdens het Miller-plateaugebied van de inschakelovergang van de stroomschakelaar. Een sterk zinkvermogen resulteert in

een zeer lage pull-down-impedantie in de uitgangstrap van de driver, wat de immuniteit tegen parasitaire Miller verbetert

inschakeleffect, vooral wanneer Si MOSFET's met lage poortlading of opkomende SiC MOSFET's met grote bandafstand zijn

gebruikt.

7.3 Opwekking van negatieve spanning

Bij het opstarten wordt de NEG-uitgang naar GND getrokken en biedt een hoog stroompad voor een stroombron om de batterij op te laden

externe negatieve spanningscondensator CN (typisch 1uF) via OUT-pin. De condensator kan tot boven worden opgeladen

2.0V in minder dan 10us. Voordat de condensatorspanning, VCN, is opgeladen, blijft /FAULT laag/actief, ongeacht

IN's logisch niveau. Nadat de negatieve bias gereed is, worden zowel de NEG-pin als de /FAULT-pin vrijgegeven en begint OUT

volg ingangssignaal IN. Een ingebouwde negatieve spanningsregelaar regelt de negatieve spanning tot -3.5V voor normaal

werking, ongeacht de PWM-frequentie en inschakelduur. Het poortaandrijfsignaal, NEG, schakelt dan tussen

VCC-3.5V en -3.5V.

7.4 Bescherming tegen onderspanning

Alle interne en externe vooroordelen van de bestuurder worden gemonitord om een ​​gezonde werking te garanderen. VCC is

bewaakt door een onderspanningsdetectiecircuit. De driveruitgang wordt uitgeschakeld (laag getrokken) of blijft laag als de

spanning ligt onder de ingestelde limiet. Merk op dat de VCC UVLO-drempel 3.5 V hoger is dan de poortspanningen.

Ook de negatieve spanning wordt bewaakt. De UVLO heeft een vaste negatieve drempel van 1.6 V. Negatieve spanning

Een condensatordefect kan ertoe leiden dat de condensatorspanning onder de drempelwaarde komt. De UVLO-bescherming trekt dan in

MOSFET's poort naar aarde. De /FAULT wordt laag gezet wanneer UVLO wordt gedetecteerd.

7.5 Desaturatiedetectie

Wanneer kortsluiting of overstroom optreedt, loopt de afvoer of collector van het voedingsapparaat (SiC MOSFET of IGBT) leeg

De stroom kan oplopen tot zo’n hoge waarde dat de apparaten uit de verzadigingstoestand raken, en Vds/Vce van de

apparaten zullen stijgen naar een substantieel hoge waarde. DESAT-pin met een blindcondensator Cblk, normaal vastgeklemd

Id x Rds_on, kan nu veel hoger opladen door een interne constante stroombron van 1 mA. Wanneer de

de spanning bereikt een typische drempel van 9.5 V, OUT en /FAULT worden beide laag getrokken. Er wordt een blanco tijd van 200 ns ingevoegd

bij OUT stijgende flank om te voorkomen dat het DESAT-beveiligingscircuit voortijdig wordt geactiveerd als gevolg van Coss-ontlading.

Om het verlies van de interne constante stroombron te minimaliseren, wordt de stroombron uitgeschakeld wanneer de hoofdschakelaar wordt ingedrukt

bevindt zich in de uit-status. Door een andere capaciteit te selecteren kan de uitschakelvertragingstijd (externe onderdrukkingstijd) worden bereikt

geprogrammeerd. De blankingtijd kan worden berekend met:

Teblk = Cblk ∙Vth / IDESAT

Als Cblk bijvoorbeeld 47pF is, is Teblk = 47pF ∙9.5V / 1mA = 446ns.

Opmerking Teblk bevat al een interne Tblk-onderdrukkingstijd van 200ns.

Voor het instellen van de stroomlimiet kan de volgende vergelijking worden gebruikt:

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

where R1 is a programming resistor, VF_D1 is high voltage diode forward voltage, Rds_on is SiC MOSFET turn

op weerstand bij geschatte junctietemperatuur, zoals 175C.

Een ander voedingssysteem vereist doorgaans een andere uitschakeltijd. Een geoptimaliseerde uitschakeltijd kan maximaliseren

het kortsluitvermogen van het systeem, terwijl Vds en busspanningspieken worden beperkt.

7.6 fout

/FAULT is een open-collectoruitgang zonder interne optrekweerstand. Bij desaturatie en onder spanningen

worden gedetecteerd, worden de /FAULT-pin en OUT beide laag getrokken. Het signaal /FAULT blijft daarna nog 10 uur laag

de fouttoestand wordt opgeheven. /FAULT is een automatisch herstelsignaal. De systeemcontroller zal moeten beslissen hoe

om op het signaal /FAULT te reageren. Het volgende diagram toont de signaalsequentie.

7.7 NEG

De externe negatieve voorspanningscondensator wordt snel opgeladen wanneer NEG laag wordt. Het gebeurt tijdens het opstarten

en herstartperiode vlak voor 10us /FAULT lage periode verstrijkt nadat er een fout is gedetecteerd. Tijdens het inschakelen

en de herstartperiode wordt de negatieve condensatorspanning VCN gemeten. Zodra de spanning hoger is dan VN

UVLO-drempel, NEG wordt hoogohmig en OUT neemt de besturing van de poortaandrijving over.

8 Toepassingen en implementatie

IVCR1402Q is een ideale driver voor een compact ontwerp. Het is een low-side driver. Echter, met een ingebouwde

negatieve spanningsgenerator kan de driver worden gebruikt als high-side driver zonder gebruik te maken van een geïsoleerde bias.

In plaats daarvan kan dan een goedkope bootstrap worden gebruikt. Het volgende schakelschema toont een typische halve brug

stuurprogramma-applicatie.

9 Indeling

Een goede lay-out is een belangrijke stap om de gewenste circuitprestaties te bereiken. Vaste grond is de eerste om mee te beginnen.

Het wordt aanbevolen om het blootliggende kussen aan de grond van de driver te bevestigen. Het is een algemene regel die condensatoren hebben

een hogere prioriteit dan weerstanden voor locatie-indeling. Een 1uF en een 0.1uF ontkoppelcondensatoren

moet zich dicht bij de VCC-pin bevinden en geaard zijn op het aardvlak van de driver. Negatieve spanningscondensator moet

in de buurt van de OUT- en NEG-pinnen plaatsen. De blindcondensator moet zich ook dicht bij de driver bevinden. Een klein filtertje

(met een tijdconstante van 10 ns) kan nodig zijn aan de ingang van IN als de ingangssignaalsporen moeten passeren

door een lawaaierige omgeving. Hieronder volgt een aanbevolen lay-out.

10 Verpakkingsinformatie

SOIC-8 (EP)-pakketafmetingen