35V 4A SiC a IGBT 8-pin ovládač s integrovaným negatívnym záporným napätim

1. Vlastnosti

• Kapacita vodičského prúdu: 4A striedavý maximálny prúd pre odber a zdroj

• Široký rozsah VCC až 35V

• Integrovaný 3.5V negatívny posun

• Navrhnuté pre dolnú stranu a vhodné pre bootstrap hornú stranu napájania

• UVLO pre pozitívne a negatívne napätie ovládania brány

• Detekcia desaturácie pre ochranu pred krátou s interným časom vyhynutia

• Výstup chyby pri detekcii UVLO alebo DESAT

• 5V 10mA referenčný zdroj pre externé obvody, napr. digitálny izolátor

• Vstup kompatibilný s TTL a CMOS

• SOIC-8 s odhaleným padom pre vysokofrekvenčné a energetické aplikácie

• Nízka špredná onesidenosť 45ns typicky s integrovaným filtrem proti onesieniu

• Kvalifikované podľa AEC-Q100

2. Aplikácie

• Na-bordové náboje EV

• Invertory EV/HEV a stanice na nabíjanie

• Prevojníky AC/DC a DC/DC

• Pohon motoru

3. Popis

IVCR1402Q je kvalifikovaný podľa AEC-Q100, jednokanálový silný ovládač s vysokou rýchlosťou na 4A, schopný efektívne a bezpečne ovládať SiC MOSFETy a IGBT tranzistory. Silné ovládanie s negatívnym posunom zlepšuje odolnosť voči rušivému efektu Millera pri vysokorýchlostnom prevode (dv/dt). Detekcia dezatácie poskytuje robustnú ochranu pred krátymi obvodom a zníži riziko poškodenia energetických zariadení a komponentov systému. Pridaný pevný čas maskovania 200ns zabráni, aby sa ochrana pred prekročením prúdu neaktivovala predčasne kvôli špičke prúdu a rušivým signálom pri prechodu. Pevné UVLO ochrany pozitívneho a negatívneho napätia na vodiči zabezpečujú zdravé pracovné napätia na vodičoch. Aktívny nízky signál chyby upozorní systém, keď nastane UVLO alebo prekročenie prúdu. Nízka šíra odozvy a nepresnosť spolu s exponovaným tepelným padom umožňujú SiC MOSFETom prepinanie v stoviek kHz. Integrovaná generácia negatívneho napätia a výstup referenčného napätia 5V minimalizujú počet externých komponentov. Je to prvý priemyselný ovládač SiC MOSFETov a IGBTov, ktorý obsahuje generáciu negatívneho napätia, dezatáciu a UVLO v obale s 8 pinmi. Ideálne je ako ovládač pre kompaktný dizajn.

Informácie o zariadení

4. Konfigurácia a funkcie pinov

5. Specifikácie

5.1 Absolútne maximálne hodnoty

Po celom temperatúrnom rozsahu voľného ovzdušia (osobitná poznámka (1))

(1) Prevádzka mimo tie, ktoré sú uvedené v absolútne maximálnych hodnotách, môže spôsobiť trvalú poškodenie zariadenia.

Vystavenie absolútne maximálnym hodnotám počas predĺženého obdobia môže ovplyvniť spoľahlivosť zariadenia.

5.2 Hodnoty odolnosti pred静电放电

5.3 Odporúčané podmienky prevádzky

5.4 Termické informácie

5.5 Elektrické špecifikácie

Pokiaľ nie je uvedené inak, VCC = 25 V, TA = –40°C až 125°C, 1-μF prechodová kapacita od VCC ku GND, f = 100 kHz.

Prúdy sú kladné do a záporné z uvedeného spojenia. Typické podmienky špecifikácií sú pri 25°C.

6 Typické charakteristiky

7 Detailný popis

IVCR1402Q ovládač predstavuje vynaliezku InventChip jednopásmového nízkej strany vysokorýchlostného ovládača brány

technologický rozvoj. Obsahuje integrovanú generáciu záporného napätia, ochranu pred prehrievaním/krátčou cestou,

programovateľnú UVLO. Tento ovládač ponúka najlepšie v triede charakteristiky a najkompaktnejšiu a spolehlivú

Ovládanie preháňacieho vstupu SiC MOSFET. Je to prvý priemyselný preháňač, ktorý je vybavený všetkými potrebnými funkciami pre ovládanie brány SiC MOSFET v obale SOIC-8.

v obale SOIC-8.

Funkčná bloková schéma

7.1 Vstup

IN je vstup logického preháňača s neinvertujúcim pôsobením. Tento pin má slabý pulldown. Vstup je kompatibilný s úrovňami logiky TTL a CMOS s maximálnou toleranciou vstupného napätia 20V.

kompatibilný s úrovňami logiky TTL a CMOS s maximálnou toleranciou vstupného napätia 20V.

7.2 Výstup

IVCR1402Q má výstupnú štádium typu 4A totem-pole. Poskytuje vysoký maximálny prúd zdroja práve počas obdobia Millerovej plateau pri prechode zapnutia mocných prepinacov. Silná schopnosť odvodenia výsledkova v

veľmi nízkej impedance stiahnutia v výstupnej štágii preháňača, čo zlepšuje imunitu voči parazitným efektom Millera

a veľmi nízkej impedance stiahnutia v výstupnej štágii preháňača, čo zlepšuje imunitu voči parazitným efektom Millera

V prípade, že sa používa systém SY-MOSFET s nízkym nábojom brány alebo nový širokopásmový systém SY-C MOSFET,

používané.

7.3 Generácia záporného napätia

Pri spustení sa výstup NEG vytiahne na GND a poskytuje vysokú dráhu prúdu pre prúdový zdroj na nabíjanie

externý kondenzátor CN s negatívnym napätím (typický 1 uF) cez OUT pin. Kondenzátor môže byť nabitý na vyššie

2,0 V za menej ako 10 us. Pred napätím kondenzátora, VCN, nabitý, / FAULT zostáva nízka / aktívna, bez ohľadu na

IN logická úroveň. Po zápornej skreslenosti je pripravený, NEG pin a / FAULT pin sú uvoľnené a OUT začína

sledovať vstupný signál IN. Vstavaný regulátor záporného napätia reguluje záporné napätie na -3,5 V pre normálne

prevádzku bez ohľadu na frekvenciu PWM a pracovný cyklus. Signál brány, NEG, potom prepína medzi

VCC - 3,5 V a - 3,5 V.

7.4 Ochrana pred podnápisom napätia

Všetky vnútorné a vonkajšie odchýlenia pohonného zariadenia sú monitorované pre zabezpečenie funkčného stavu. VCC je

monitorované pomocou obvodu detekcie podnápisu napätia. Výstup pohonného zariadenia sa vypne (stiahne na nízky úroveň) alebo zostane nízky, ak

je napätie nižšie ako nastavená hranica. Poznajte, že prah UVLO pre VCC je o 3,5V vyšší ako bránové napätia.

Záporné napätie sa tiež monitoruje. Jeho UVLO má pevne stanovený práh -1,6V. Defekt kondenzátora záporného napätia môže spôsobiť, že napätie kondenzátora klesne pod tento práh. Ochrana UVLO potom stiahne

bránu MOSFETu na zem. Signál \/FAULT sa stiahne na nízky úroveň pri detekcii UVLO.

MOSFETova brána sa stiahne na zem. Signál \/FAULT sa stiahne na nízky úroveň pri detekcii UVLO.

7.5 Detekcia desaturácie

Keď dojde ku krátkemu zoskoku alebo pretekovej sile, môže sa zvyšovať sily spotrebovateľského zariadenia (SiC MOSFET alebo IGBT) tak, že sa dostane mimo saturáciu a Vds\/Vce

prítomnost môže narásť na takú hodnotu, že zariadenie opustí jeho saturáciu a Vds\/Vce

zariadenia sa vyššia na významne vyššiu hodnotu. DESAT pin s kapacitou Cblk na vyhmiestnenie, obvykle stlačený na

Id x Rds_on, teraz môže nabitý vyššie pomocou vnútorného zdroja konštantného prúdu 1mA. Keď sa

napätie dostane na typickú hranicnú hodnotu 9,5V, signály OUT a /FAULT sú oboje stiahnuté na nízku úroveň. Vložené je časové oneskorenie 200ns

pri rastúcom hrane na výstupe OUT, aby sa ochranná obvod DESAT neaktivovala predčasne kvôli vybitiu kapacity Coss.

Aby sa minimalizovala strata vnútorného zdroja konštantného prúdu, tento zdroj je vypnutý, keď je hlavný prepinateľ

v stave vypnutého. Vyberom inej kapacity sa môže programovať oneskorenie vypínania (externé časové oneskorenie).

Časové oneskorenie sa dá vypočítať pomocou vzorca,

Teblk = Cblk ∙Vth / IDESAT

Napríklad, ak je Cblk 47pF, Teblk = 47pF ∙9,5V / 1mA = 446ns.

Poznámka: Teblk už zahŕňa interné časové oneskorenie Tblk 200ns.

Pre nastavenie aktuálneho limitu môžeme použiť nasledujúcu rovnicu,

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

kde R1 je programový režistor, VF_D1 je vodiace napätie vysokovoltagového diódu, Rds_on je odpor SiC MOSFET pri odhadnutej teplotnej úrovni spojení, ako je 175C.

Rôzny energetický systém obvykle vyžaduje iný čas vypínania. Optimalizovaný čas vypínania môže maximalizovať

schopnosť systému prekrátko zatiaľ čo obmedzuje Vds a oscilácie autobusového napätia.

7.6 Porucha

⁄FAULT je výstup s otvorenou kollektorovou sietou bez vnútorného odporu na stranách. Keď detekcia desaturácie a podnapätia

sa aktivuje, pin ⁄FAULT a OUT sa oboch stiahnu na nízky stav. Signál ⁄FAULT zostane na nízkom počas 10us potom,

čo bude odstránené poruchové stavy. ⁄FAULT je signál s automatickým obnovením. Systémový riadiaci prvok musí rozhodnúť, ako

s týmto spracovať.

odpovedať na signál \/FAULT. Nasledujúci diagram ukazuje postupnosť signálov.

7.7 NEG

Externý negatívny kondenzér je rýchlo nabité, keď sa NEG sníži. To sa deje počas spustenia

a obdobia reštartu hneď pred tým, než uplyne 10 µs obdobie \/FAULT v stave nízko po zistení ľubovoľnej chyby. Počas spúšťania

a obdobia reštartu sa meria napätie negatívneho kondenzéra VCN. Hneď ako sa napätie dostane nad prah VN

UVLO, NEG prechádza do stavu vysokého impédancie a OUT prevzia ovládanie brány.

8 Aplikácie a implementácia

IVCR1402Q je ideálny ovládač pre kompaktný dizajn. Je to ovládač spodnej strany. Avšak s integrovaným

negatívnym generátorom napätia môže byť ovládač použitý ako ovládač hornej strany bez použitia izolovaného biasu.

Namiesto toho môže byť použitá nákladovšie bootstrap kruh. Nasledujúci schéma ukazuje typický polovný most.

aplikácia pre ovládač.

9 Rozloženie

Dobre rozloženie je kľúčovým krokom na dosiahnutie požadovanej výkonosti obvodu. Pevná zemná plocha je prvou vecou, s ktorej treba začať.

Odporúča sa pripojiť odhalené pády k zemnej ploche ovládača. Obvyklým pravidlom je, že kondenzátory majú

viacší prioritu než reziistory pri usporiadavaní miest. Kondenzátor 1uF a kondenzátor 0.1uF na odpojenie

by mal byť blízko pinu VCC a pripojený k zemnej ploche ovládača. Kondenzátor záporného napätia by mal

byť umiestnený bližšie k pinom OUT a NEG. Kondenzátor vyhynutia by mal byť tiež blízko ovládača. Malý filter

(s časovou konštantou 10ns) môže byť potrebný na vstupe IN, ak vstupné signálové spoje musia prechádzať

prieznam šumivého oblasti. Nasleduje odporúčané rozloženie.

10 Informácie o balení

Rozmery obalu SOIC-8 (EP)