35В 4А Привод SiC и IGBT с 8 выводами с интегрированным отрицательным смещением

1. Особенности

• Способность тока драйвера: 4A пиковый ток на сток и источник

• Широкий диапазон VCC до 35V

• Интегрированное отрицательное смещение 3.5В

• Разработан для нижнего транзистора и подходит для высокоточной работы с бустрэпом

• Защита от недостаточного напряжения (UVLO) для положительного и отрицательного напряжения на затворе

• Обнаружение десатурации для защиты от короткого замыкания с внутренним временем блокировки

• Выходная ошибка при обнаружении UVLO или DESAT

• Ссылка 5В 10мА для внешних цепей, например, цифрового изолятора

• Входы совместимые с TTL и CMOS

• SOIC-8 с открытой площадкой для высокочастотных и мощностных приложений

• Низкая задержка распространения 45 нс типичная с встроенным фильтром подавления помех

• Соответствие стандарту AEC-Q100

2. Применения

• Зарядные устройства на борту EV

• Инверторы и зарядные станции для электромобилей и гибридов

• Преобразователи AC/DC и DC/DC

• Приводы двигателей

Описание

IVCR1402Q является сертифицированным по стандарту AEC-Q100, одноканальным высокоскоростным умным драйвером мощностью 4A, способным эффективно и безопасно управлять SiC MOSFET и IGBT. Прочная коммутация с отрицательной полярностью улучшает иммунитет к шумам против эффекта Миллера при работе с высокой скоростью изменения напряжения (dv/dt). Обнаружение разнасыщения обеспечивает надежную защиту от короткого замыкания и снижает риск повреждения силовых устройств и компонентов системы. Встроенный временной интервал в 200 нс предотвращивает преждевременную активацию защиты от тока перегрузки из-за пикового тока и шума на фронте переключения. Защита от недопустимо низкого уровня напряжения (UVLO) для положительного и отрицательного напряжения на затворе гарантирует правильные рабочие напряжения. Активный сигнал неисправности с низким уровнем оповещает систему о возникновении UVLO или перегрузки по току. Низкая задержка и рассогласование с термическим выводом позволяют SiC MOSFET работать на частотах сотен кГц. Интегрированное формирование отрицательного напряжения и выход напряжения 5В минимизируют количество внешних компонентов. Это первый промышленный драйвер для SiC MOSFET и IGBT, который включает генерацию отрицательного напряжения, обнаружение разнасыщения и защиту UVLO в корпусе с 8 выводами. Он идеально подходит для компактного дизайна.

Информация о устройстве

4. Конфигурация выводов и функции

5. Характеристики

5.1 Пределы абсолютных максимальных значений

В диапазоне свободной температуры воздуха (если не указано иное) (1)

(1) Работа за пределами значений, указанных в разделе Абсолютные максимальные характеристики, может привести к постоянному повреждению устройства.

Пребывание при абсолютных максимальных значениях в течение длительного периода времени может повлиять на надежность устройства.

5.2 Защита от ЭСД

5.3 Рекомендуемые условия эксплуатации

5.4 Термическая информация

5.5 Электрические характеристики

Если не указано иное, VCC = 25 В, TA = –40°C до 125°C, конденсатор разделения 1 мкФ от VCC до GND, f = 100 кГц.

Токи положительны при входе и отрицательны при выходе из указанного терминала. Типовые условия спецификаций приведены при 25°C.

6 Типовые характеристики

7 Подробное описание

IVCR1402Q драйвер представляет собой передовой одноканальный низкоуровневый высокоскоростной драйвер затвора от InventChip

с встроенным генерированием отрицательного напряжения, защитой от разнасыщения/короткого замыкания,

программируемым УВО. Этот драйвер обладает лучшими характеристиками в классе и является наиболее компактным и надежным

управлением затвором SiC MOSFET. Это первый драйвер в отрасли, оснащенный всем необходимым для управления затвором SiC MOSFET

функции вождения в корпусе SOIC-8.

Диаграмма блока функций

7.1 Вход

IN является входом драйвера логических вентилей без инверсии. У этого пина есть слабая подтяжка к земле. Вход соответствует уровням логического сигнала TTL и CMOS с максимальным напряжением на входе 20В.

совместимый уровень логического сигнала с максимальной входной толерантностью 20V.

7.2 Выход

IVCR1402Q имеет выходную ступень тотемного типа мощностью 4A. Он обеспечивает высокий пиковый ток источника, когда это необходимо во время перехода через область плато Миллера при включении силового ключа. Сильная способность тока утилизации приводит к

очень низкому импедансу на выходе драйвера, что повышает иммунитет против паразитного эффекта включения Миллера, особенно при использовании MOSFET с низким зарядом ворот или новых широкозонных SiC MOSFET.

очень низкому импедансу на выходе драйвера, что повышает иммунитет против паразитного эффекта включения Миллера, особенно при использовании MOSFET с низким зарядом ворот или новых широкозонных SiC MOSFET.

влияния эффекта паразитного включения Миллера, особенно при использовании низкоемких Si MOSFET или перспективных широкозонных SiC MOSFET.

используемый.

7.3 Генерация Отрицательного Напряжения

При запуске выход NEG подтягивается к GND и обеспечивает путь высокого тока для источника тока для зарядки

внешнего конденсатора отрицательного напряжения CN (типично 1мкФ) через вывод OUT. Конденсатор может быть заряжен выше

2.0В менее чем за 10мкс. Перед тем как напряжение конденсатора, VCN, будет заряжено, /FAULT остается низким/активным, игнорируя

логический уровень IN. После того как отрицательная биас-схема готова, оба вывода NEG и /FAULT освобождаются и OUT начинает

следовать за входным сигналом IN. Встроенный регулятор отрицательного напряжения регулирует отрицательное напряжение до -3.5В для нормальной

работы, независимо от частоты PWM и коэффициента заполнения. Сигнал управления затвором, NEG, затем переключается между

VCC-3.5В и -3.5В.

7.4 Защита от Низкого Напряжения

Все внутренние и внешние смещения драйвера контролируются для обеспечения нормальных условий работы. VCC

контролируется цепью обнаружения недавольтажа. Выход драйвера отключается (опускается на низкий уровень) или остается низким, если

напряжение ниже установленного предела. Обратите внимание, что пороговое значение недавольтажа VCC UVLO на 3.5V выше напряжений на затворе.

Отрицательное напряжение также мониторится. Его недавольтаж имеет фиксированный отрицательный порог в 1.6V. Дефект конденсатора отрицательного напряжения может привести к тому, что напряжение конденсатора окажется ниже порога. Защита недавольтажа тогда опустит

затвор MOSFET до земли. Сигнал \/FAULT опускается на низкий уровень при обнаружении недавольтажа.

Защита от недонасыщения

7.5 Обнаружение недонасыщения

При коротком замыкании или перегрузке ток в силовом устройстве (SiC MOSFET или IGBT) может увеличиться до такой высокой величины, что устройство выходит из состояния насыщения, и Vds\/Vce

устройства возрастает до значительно высокого значения. Пин DESAT с конденсатором заглушки Cblk, обычно закрепленным к

...

Id x Rds_on теперь может достигать гораздо более высоких значений благодаря внутреннему источнику постоянного тока 1mA. Когда напряжение

достигает типичного порога 9.5В, OUT и /FAULT оба становятся на низком уровне. Время задержки 200нс вставляется

при подъёме края OUT для предотвращения преждевременного срабатывания цепи защиты DESAT из-за разрядки Coss.

Для минимизации потерь внутреннего источника постоянного тока, источник тока отключается, когда основной ключ

находится в выключенном состоянии. Выбирая разную ёмкость, можно запрограммировать время задержки выключения (внешнее время блокировки).

Время блокировки можно рассчитать по формуле,

Teblk = Cblk ∙Vth / IDESAT

Например, если Cblk равен 47пФ, Teblk = 47пФ ∙9.5В / 1мА = 446нс.

Примечание: Teblk уже включает внутреннее время блокировки Tblk 200нс.

Для установки ограничения тока можно использовать следующее уравнение,

Ограничение = (Vth R1* IDESAT VF_D1)/ Rds_on

где R1 - это резистор программирования, VF_D1 - высоковольтный диод, Rds_on - SiC MOSFET-поворот

на сопротивление при предполагаемой температуре стыка, например 175 °C.

Различная система питания обычно требует другого времени отключения. Оптимизированное время отключения может максимизировать

возможности короткого замыкания системы при одновременном ограничении VDS и звука напряжения шины.

7.6 Вина

/FAULT - это открытый вывод коллектора без внутреннего сопротивления. При обезнаживании и под напряжением

Если вы обнаружите, что эти две системы не работают, то и штифт /FAULT, и OUT будут вытянуты низко. Сигнал / FAULT останется низким на 10us после

Удаление состояния неисправности. / FAULT - это сигнал автоматического восстановления. Управляющему системой необходимо решить, как

чтобы ответить на сигнал /FAULT. Следующая диаграмма показывает последовательность сигнала.

7.7 NEG

Конденсатор внешнего отрицательного смещения быстро заряжается, когда NEG становится низким. Это происходит при включении питания

и периоде перезапуска незадолго до истечения периода 10 мкс /FAULT, после обнаружения любой неисправности. При включении питания

и во время перезапуска измеряется напряжение конденсатора отрицательного смещения VCN. Как только напряжение превышает порог VN

UVLO, NEG становится высокоомным, и OUT берет на себя управление затвором.

8 Применение и реализация

IVCR1402Q является идеальным драйвером для компактного дизайна. Это нижний драйвер. Однако, благодаря встроенному

генератору отрицательного напряжения, драйвер может использоваться как верхний драйвер без применения изолированного источника питания.

Тогда можно использовать более дешевый бустрэп-конденсатор. Ниже показана типовая схема полумостового драйвера.

приложения.

9 Размещение

Хорошее размещение является ключевым шагом для достижения желаемой производительности цепи. Надежный заземляющий слой — это первое, с чего стоит начать.

Рекомендуется соединить открытый контакт с землей драйвера. Общим правилом является то, что конденсаторы имеют

более высокий приоритет, чем резисторы, при расстановке. Конденсаторы декуплирования емкостью 1 мкФ и 0.1 мкФ

должны быть близко к выводу VCC и подключены к плоскости заземления драйвера. Конденсатор отрицательного напряжения должен

находиться рядом с выводами OUT и NEG. Конденсатор блокировки также должен быть близко к драйверу. Маленький фильтр

(с временной постоянной 10 нс) может потребоваться на входе IN, если трассы сигнальных линий должны проходить

через шумные области. Ниже приведено рекомендуемое размещение.

10 Информация о упаковке

Размеры корпуса SOIC-8 (EP)