35V 4A SiC og IGBT 8-Pin Driver med Integrert Negativ Bias

1. Egenskaper

• Drivstrømskapasitet: 4A sink og kilde toppdrivstrøm

• Bred VCC-rekkevidde opp til 35V

• Integrert 3.5V negativ bias

• Designet for lavside og egnet for bootstrap høy-side effekt

• UVLO for positiv og negativ spenningsdrift

• Desaturasjonsdeteksjon for kortslutningssikring med intern blankingstid

• Feilsignal når UVLO eller DESAT oppdages

• 5V 10mA referanse for ekstern krets, f.eks. digital isolator

• TTL- og CMOS-kompatibel inngang

• SOIC-8 med eksponert pad for høyfrekvens- og kraftapplikasjoner

• Lav forbredningstid 45ns typisk med innebygd de-glitch-filter

• AEC-Q100 godkjent

2. Anvendelser

• EV Ombordslader

• EV/HEV-invertere og ladeanlegg

• AC/DC og DC/DC-konvertere

• Motorstyring

3. Beskrivelse

IVCR1402Q er en AEC-Q100 godkjent, 4A enkeltkanal, høyhastighets smart driver, som effektivt og sikkert kan drive SiC MOSFET-er og IGBT-er. Sterk driv med negativ bias forbedrer støyimmunitet mot Miller-effekten ved høy dv/dt drift. Utslukningoppdagelse gir robust kortslutningsbeskyttelse og reduserer risiko for skade på strømforsyninger og systemkomponenter. En fast 200ns blankingtid er innført for å forhindre at overstrømsbeskyttelsen trigges for tidlig av spiss i byttingstrømmen og støy. Fast positiv gate-drivspännings UVLO og fast negativ bias UVLO-beskyttelse sikrer sunne gate-operasjonsspenninger. Et aktivt lavt feilsignal varsler systemet når UVLO eller overstrøm oppstår. Lave forplantningstid og -usikkerhet med en eksponert varmeplate lar SiC MOSFET-er switche på hundrevis av kHz. Integret negativ spenningsgenerering og 5V referans.utgang minimerer antall eksterne komponenter. Det er den første industrielle SiC MOSFET- og IGBT-drivere som inkluderer negativ spenningsgenerering, utslukning og UVLO i en 8-pins pakke. Den er en ideell driver for en kompakt design.

Enhetens informasjon

4. Pins oppsett og funksjoner

5. Spesifikasjoner

5.1 Absolutte maksimalklasser

Over fri-luft temperaturområde (med mindre annet er angitt) (1)

(1) Drift utenfor de oppført under Absolutte Maksimale Vurderinger kan forårsake permanent skade på enheten.

Eksponering for absolutte maksimale vurderte tilstander i utvidet tidsperiode kan påvirke enhetsreliabilitet.

5.2 ESD Vurdering

5.3 Anbefalte driftsforhold

5.4 Termisk informasjon

5.5 Elektriske spesifikasjoner

Med mindre annet er oppgitt, VCC = 25 V, TA = –40°C til 125°C, 1-μF bypass-kapasitans fra VCC til GND, f = 100 kHz.

Strømmer er positive inn i og negative ut av den angitte terminalen. Typiske betingelsespesifikasjoner er ved 25°C.

6 Typiske karakteristikk

7 Detaljbeskrivelse

IVCR1402Q driver representerer InventChips nyeste enekanal lavside høyhastighets portdriver

teknologiutvikling. Den har innebygd negativ spenningsgenerering, desaturasjon/kortslutt-beskyttelse,

programmerbar UVLO. Denne drivere tilbyr toppklasseegenskaper og den mest kompakte og pålitelige

SiC MOSFET spenningsforsterkerstyring. Den er den første bransjen driveren utstyrt med alle nødvendige SiC MOSFET spenningsforsterker funksjoner i en SOIC-8 pakke.

i en SOIC-8 pakke.

Funksjonsblokkdiagram

7.1 Inndata

IN er en logikkspenningsforsterker inngang uten polaritet. Pinen har et svakt nedtrekksmotstand. Inngangen er kompatibel med TTL og CMOS nivåer med maksimalt 20V toleranse for inngangsspenninger.

kompatibel logikk nivå med maksimalt 20V inngangstoleranse.

7.2 Utdata

IVCR1402Q har en 4A totem-pole utdata fase. Den leverer høy toppkildestrøm når den trengs mest under Miller plateau området av strømskjermings overgangen til på. Sterk nedtrekkskapasitet resulterer i

en veldig lav nedtrekksmotstand i utdatafasen som forbedrer motstandsdyktighet mot parasittisk Miller effekt.

en veldig lav trekkmotstand i utdatafasen som forbedrer motstandsdyktighet mot parasittisk Miller effekt

slå-av effekt, spesielt der lav gate-ladning Si MOSFETer eller nyere breddespillende SiC MOSFETer brukes

brukes.

7.3 Negativ Spenningsgenerering

Ved oppstart trekkes NEG-utgangen til GND og gir en høystrømsvei for en strømkilde til å oplade den

eksterne negative-spenningskondensatoren CN (1uF typisk) gjennom OUT-pin. Kondensatoren kan bli opladet til over

2,0V på mindre enn 10us. Før kondensatorspennen, VCN, er opladet, blijver \/FAULT lav\/aktiv, uavhengig av

IN’s logikknivå. Etter at den negative biasen er klar, frigis både NEG-pin og \/FAULT-pin og OUT begynner å

følge innsignal IN. En innebygd negativ spenningsregulator regulerer den negative spenningen til -3,5V for normal

drift, uavhengig av PWM-frekvens og duty cycle. Gate-drivesignalet, NEG, bytter så mellom

VCC-3,5V og -3,5V.

7.4 Under Spenningsbeskyttelse

Alle interne og eksterne forskyvninger i drikkaren overvåkes for å sikre en sunn driftstilstand. VCC er

overvåket av en under spenningsdeteksjonskrets. Drikkarens utgang slås av (trekkes ned) eller holdes lav hvis

spenningen er under satt grense. Merk at VCC UVLO-terskel er 3,5V høyere enn gategreslene.

Den negative spenningen overvåkes også. Dens UVLO har en fast 1,6V negativgående terskel. En kapasitorfeil på

den negative spenningen kan føre til at kapasitoren spenning blir under terskelen. UVLO-beskyttelsen vil da

trekke MOSFET’s gate til jord. \/FAULT trekkes ned når UVLO oppdages.

7.5 Desaturasjonsdeteksjon

Når kortslutt eller overstrøm skjer, kan strømmen i den kjempemessige enheten (SiC MOSFET eller IGBT) øke

så mye at enhetene kommer ut av saturasjonstilstanden, og Vds\/Vce for enheten

enhetene vil stige til en betydelig høy verdi. DESAT-pinen med en blankingskondensator Cblk, vanligvis spert til

Id x Rds_on, kan nå lades mye høyere av en intern 1mA konstant strømkilde. Når

spenningen når typisk 9,5V terskel, trekkes både OUT og \/FAULT lav. En 200ns blanketid settes inn

ved stigende kant på OUT for å forhindre at DESAT-sikkerhetskretsen aktiveres for tidlig på grunn av Coss-avladning.

For å minimere tapet fra den interne konstant strømkilden, slukkes strømkilden når hovedskrua

er i av-tilstand. Ved å velge en annen kapasitans kan avslutningsforsinkelsen (ekstern blankingstid) programmieres.

Blankingstiden kan beregnes med

Teblk = Cblk ∙Vth\/ IDESAT

For eksempel, hvis Cblk er 47pF, Teblk = 47pF ∙9,5V\/ 1mA = 446ns.

Merk at Teblk allerede inkluderer den interne Tblk 200ns blankingstid.

For å sette grenseverdi for strøm, kan følgende ligning brukes,

Igrense = (Vth – R1* IDESAT – VF_D1) / Rds_på

hvor R1 er en programmeringsmotstand, VF_D1 er høyspenning-diodeforskyvningsspenningsverdi, Rds_på er SiC MOSFET-tilstandsmodstand

ved estimert krysspunktstemperatur, som 175C.

Et annet kraftsystem krever vanligvis en annen avslutningstid. En optimal avslutningstid kan maksimere

systemets kortslutningskapasitet samtidig som den begrenser Vds og nettverksspenningssvingninger.

7.6 Feil

/FEIL er et åpent kollektorutgangssignal uten intern trekkeroppmotstand. Når desatsasjon og lavspenning

oppdages, trekkes både /FEIL-pinnen og UT low. /FEIL-signalet vil forblir low i 10us etter

at feilbetingelsen er fjernet. /FEIL er et automatiske gjenopptakssignal. Systemkontrolleren må avgjøre hvordan

å reagere på \/FAULT signalet. Følgende diagram viser signalfølgen.

7.7 NEG

Den eksterne negative forskyvningskondensatoren lades raskt opp når NEG går lav. Dette skjer under strømoppstart

og genstartstid, rett før 10 mikrosekunder \/FAULT lav periode utløper etter at noen feil er oppdaget. Under strømoppstart

og genstartstid, måles spenningen på den negative forskyvningskondensatoren VCN. Så snart spenningen overstiger VN

UVLO terskel, blir NEG høyimpedans og OUT overtar kontrollen av gaten.

8 Anvendelser og Implementering

IVCR1402Q er en ideell drivere for en kompakt design. Det er en lavside-drivere. Men med en innebygd

negativ spenningsgenerator kan drivere brukes som en høy-side-drivere uten å bruke en isolert bias.

En lavkostnadig bootstrap kan da brukes istedenfor. Følgende kretsskjema viser en typisk halvbrønn

styringsapplikasjon.

9 Oppsett

Et godt oppsett er en nøkkeltrinn for å oppnå den ønskede sirkutt ytelsen. Fast jord er det første å starte med.

Det anbefales å koble den eksponerte platen til styringens jord. Det er en generell regel at kondensatorer har

en høyere prioritet enn motstandere ved plassering. En 1uF og en 0.1uF avkoblingskondensator

skal være nær VCC-pinnen og jordet til styringens jordplan. Negativ spenning kondensator bør

ligge nær OUT og NEG-pinner. Blankingskondensatoren skal også være nær styreren. En liten filter

(med 10ns tidskonstant) kan være nødvendig på inngangen av IN hvis inngangsspor må gå

gjennom noen støyområder. Her er et anbefalt oppsett.

10 Pakkingsinformasjon

Dimensjoner for SOIC-8 (EP)-pakke