35V 4A SiC a IGBT 8-kolíkový ovládač s integrovaným záporným predpätím Slovensko

Miesto pôvodu:	Zhejiang
Výrobca:	Technológia Inventchip
Model:	IVCR1402DPQR
Certifikat:	Kvalifikácia AEC-Q100

1. Vlastnosti

• Prúdová kapacita vodiča: 4A klesajúci a zdrojový špičkový prúd pohonu

• Široký rozsah VCC až do 35V

• Integrované 3.5V záporné predpätie

• Navrhnuté pre nízku stranu a vhodné pre bootstrap s vysokým výkonom

• UVLO pre kladné a záporné napätie pohonu hradla

• Detekcia desaturácie na ochranu proti skratu s vnútorným časom vypnutia

• Chybový výstup pri detekcii UVLO alebo DESAT

• Referenčné napätie 5V 10mA pre externý obvod, napr. digitálny izolátor

• Vstup kompatibilný s TTL a CMOS

• SOIC-8 s odkrytou podložkou pre vysokofrekvenčné a výkonové aplikácie

• Nízke oneskorenie šírenia 45 ns typické so zabudovaným de-glitch filtrom

• Kvalifikácia AEC-Q100

2. aplikácia

• Palubné nabíjačky EV

• EV/HEV invertory a nabíjacie stanice

• AC/DC a DC/DC meniče

• Motorový pohon

3. popis

IVCR1402Q je 100A jednokanálový vysokorýchlostný inteligentný ovládač s kvalifikáciou AEC-Q4, ktorý je schopný efektívne a bezpečne riadiť SiC MOSFET a IGBT. Silný pohon s negatívnym predpätím zlepšuje odolnosť proti hluku proti Millerovmu efektu pri vysokom dv/dt prevádzke. Detekcia desaturácie poskytuje robustnú ochranu proti skratu a znižuje riziko poškodenia napájacieho zariadenia a komponentov systému. Je vložený pevný čas vypnutia 200 ns, aby sa zabránilo predčasnému spusteniu nadprúdovej ochrany prepínaním špičky okrajového prúdu a šumu. Pevné kladné napätie pohonu brány UVLO a pevná ochrana proti zápornému predpätiu UVLO zaisťuje zdravé prevádzkové napätie brány. Aktívny signál nízkej poruchy upozorní systém, keď dôjde k UVLO alebo nadmernému prúdu. Nízke oneskorenie šírenia a nesúlad s odkrytou tepelnou podložkou umožňuje SiC MOSFET prepínať pri stovkách kHz. Integrované generovanie záporného napätia a 5V referenčný výstup minimalizujú počet externých komponentov. Je to prvý priemyselný SiC MOSFET a IGBT driver, ktorý zahŕňa generovanie záporného napätia, desaturáciu a UVLO v 8-pinovom balení. Je to ideálny ovládač pre kompaktný dizajn.

Informácie o zariadení

ČÍSLO DIELU

BALÍČEK

BALENIE

IVCR1402DPQR

SOIC-8 (EP)

Páska a cievka

4. Konfigurácia a funkcie pinov

PIN

NÁZOV

Vstup / výstup

POPIS

1

IN

I

Logický vstup

2

5VREF

O

Výstup 5V/10mA pre externý obvod

3

/PORUCHA

O

Výstup poruchy otvoreného kolektora, stiahnutý na nízku hodnotu, keď je zistený nadprúd alebo UVLO.

4

DESAT

I

Vstup detekcie desaturácie

5

VCC

P

Pozitívna zaujatosť ponuky

6

VON

O

Výstup ovládača brány

7

GND

G

Zem vodiča

8

NEG

O

Záporný výstup napätia

Odkrytá podložka

Spodná exponovaná podložka je často spojená s GND na rozložení.

5. Špecifikácie

5.1 Absolútne maximálne hodnotenia

Nad rozsah teplôt voľného vzduchu (pokiaľ nie je uvedené inak) (1)

MIN MAX

UNIT

VCC Celkové napájacie napätie (odkaz na GND)

-0.3 35

V

VOUT Výstupné napätie ovládača brány

-0.3 VCC + 0.3

V

Výstupný prúd zdroja IOUTH Gate driver (pri maximálnej šírke impulzu 10us a 0.2% pracovného cyklu)

6.6

A

Výstupný prúd ovládača brány IOUTL (pri maximálnej šírke impulzu 10us a 0.2% pracovného cyklu)

6.6

A

Napätie signálu VIN IN

-5.0 20

V

I5VREF Výstupný prúd 5VREF

25

mA

VDESAT Napätie pri DESAT

-0.3 VCC + 0.3

V

Napätie VNEG na kolíku NEG

OUT-5.0 VCC+0.3

V

Teplota TJ Junction

-40 150

° C

TSTG Skladovacia teplota

-65 150

° C

(1) Prevádzka nad rámec hodnôt uvedených v časti Absolútne maximálne hodnotenia môže spôsobiť trvalé poškodenie zariadenia.

Vystavenie absolútne maximálnym menovitým podmienkam počas dlhšieho obdobia môže ovplyvniť spoľahlivosť zariadenia.

5.2 Hodnotenie ESD

Hodnota

UNIT

V(ESD) Elektrostatický výboj

Model ľudského tela (HBM), podľa AEC Q100-002

+/- 2000

V

Model nabitého zariadenia (CDM), podľa AEC Q100-011

+/- 500

5.3 Odporúčané prevádzkové podmienky

MIN

MAX

UNIT

VCC Celkové napájacie napätie (odkaz na GND)

15

25

V

Vstupné napätie VIN brány

0

15

V

VDESAT Napätie pri DESAT

0

VCC

V

TAMB Okolitá teplota

-40

125

° C

5.4 Tepelné informácie

IVCR1402DPQR

UNIT

RθJA Junction-to-Ambient

39

° C / W

RθJB Spojka-doska plošných spojov

11

° C / W

RθJP Spojovacia podložka s exponovanou podložkou

5.1

° C / W

5.5 Elektrické špecifikácie

Ak nie je uvedené inak, VCC = 25 V, TA = –40 °C až 125 °C, kapacita bypassu 1 μF z VCC na GND, f = 100 kHz.

Prúdy sú kladné do a záporné z určenej svorky. Typické špecifikácie podmienok sú pri 25 °C.

6 Typické vlastnosti

7 Podrobný popis

Ovládač IVCR1402Q predstavuje špičkový jednokanálový nízkorýchlostný ovládač brány InventChip

vývoj technológií. Je vybavený vstavaným generovaním záporného napätia, desaturáciou / ochranou proti skratu,

programovateľné UVLO. Tento ovládač ponúka najlepšie vlastnosti vo svojej triede a je najkompaktnejší a najspoľahlivejší

Riadenie pohonu brány SiC MOSFET. Je to prvý ovládač v priemysle vybavený všetkými potrebnými SiC MOSFET bránou

jazdné funkcie v balíku SOIC-8.

Schéma funkčných blokov

7.1 vstup

IN je vstup ovládača neinvertujúceho logického hradla. Špendlík má slabé stiahnutie. Vstup je TTL a CMOS

kompatibilná logická úroveň s maximálnou toleranciou vstupu 20V.

7.2 Výstup

IVCR1402Q je vybavený 4A výstupným stupňom totemového pólu. Poskytuje vysoký špičkový zdrojový prúd, keď je najviac

potrebné v oblasti Millerovej plošiny pri prechode na zapnutie vypínača. Výsledkom je silná schopnosť umývania

veľmi nízka sťahová impedancia vo výstupnom stupni meniča, ktorá zlepšuje imunitu proti parazitnému Millerovi

efekt zapnutia, najmä tam, kde sú Si MOSFETy s nízkym nábojom brány alebo vznikajúce SiC MOSFETy so širokým pásmom

použité.

7.3 Generovanie záporného napätia

Pri spustení je výstup NEG pritiahnutý k GND a poskytuje vysokoprúdovú cestu pre zdroj prúdu na nabíjanie

externý záporný kondenzátor CN (typicky 1uF) cez kolík OUT. Kondenzátor je možné nabiť vyššie

2.0 V za menej ako 10 us. Pred napätím kondenzátora, VCN, nabitým, /FAULT zostane nízke/aktívne, bez ohľadu na to

Logická úroveň IN. Keď je záporné predpätie pripravené, kolík NEG aj kolík /FAULT sa uvoľnia a začne OUT

postupujte podľa vstupného signálu IN. Zabudovaný regulátor záporného napätia reguluje záporné napätie na -3.5 V pre normálne

bez ohľadu na frekvenciu PWM a pracovný cyklus. Signál pohonu brány NEG sa potom prepína medzi nimi

VCC-3.5V a -3.5V.

7.4 Ochrany pod napätím

Všetky interné a externé predsudky vodiča sú monitorované, aby sa zabezpečil zdravý prevádzkový stav. VCC je

monitorovaný obvodom na detekciu podpätia. Výstup ovládača je vypnutý (stiahnutý nízko) alebo zostane nízky, ak je

napätie je pod nastavenou hranicou. Všimnite si, že prahová hodnota VCC UVLO je o 3.5 V vyššia ako napätie brány.

Monitoruje sa aj záporné napätie. Jeho UVLO má pevný 1.6V záporný prah. Záporné napätie

porucha kondenzátora môže viesť k tomu, že napätie kondenzátora bude pod prahovou hodnotou. UVLO ochrana sa potom stiahne

Brána MOSFET na zem. /FAULT sa zníži, keď sa zistí UVLO.

7.5 Detekcia desaturácie

Keď dôjde ku skratu alebo nadprúdu, dôjde k odtoku alebo kolektoru napájacieho zariadenia (SiC MOSFET alebo IGBT).

prúd sa môže zvýšiť na takú vysokú hodnotu, že sa zariadenia dostanú zo stavu nasýtenia a Vds/Vce

zariadenia stúpnu na podstatne vysokú hodnotu. Pin DESAT so zaslepovacím kondenzátorom Cblk, normálne uchytený na

Id x Rds_on, teraz je schopný nabiť sa oveľa vyššie pomocou interného zdroja konštantného prúdu 1 mA. Keď

napätie dosiahne typický prah 9.5 V, OUT a /FAULT sa znížia. Vloží sa prázdny čas 200 ns

pri výstupnej hrane OUT, aby sa zabránilo predčasnému spusteniu ochranného obvodu DESAT v dôsledku Cossovho výboja.

Aby sa minimalizovala strata vnútorného zdroja konštantného prúdu, prúdový zdroj sa vypne hlavným vypínačom

je vo vypnutom stave. Výberom inej kapacity je možné nastaviť čas oneskorenia vypnutia (čas externého vypnutia).

naprogramované. Čas vypnutia možno vypočítať pomocou,

Teblk = Cblk ∙V. / IDESAT

Napríklad, ak je Cblk 47pF, Teblk = 47pF ∙9.5V / 1mA = 446ns.

Poznámka Teblk už obsahuje interný čas vypnutia Tblk 200ns.

Na nastavenie limitu prúdu je možné použiť nasledujúcu rovnicu:

Ilimit = (V. – 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

na odpore pri odhadovanej teplote spoja, ako je 175 °C.

Iný systém napájania zvyčajne vyžaduje iný čas vypnutia. Optimalizovaný čas vypnutia môže maximalizovať

schopnosť skratu systému pri obmedzení Vds a zvonenia napätia zbernice.

7.6 Porucha

/FAULT je výstup s otvoreným kolektorom bez vnútorného ťahového odporu. Pri desaturácii a pod napätím

sú detegované, kolík /FAULT a OUT sú stiahnuté nízko. Signál /FAULT zostane na nízkej úrovni ešte 10 us

poruchový stav je odstránený. /FAULT je signál automatického obnovenia. Riaditeľ systému sa bude musieť rozhodnúť ako

reagovať na signál /FAULT. Nasledujúci diagram znázorňuje postupnosť signálov.

7.7 NEG

Externý záporný kondenzátor predpätia sa rýchlo nabije, keď NEG klesne na nízku hodnotu. Stáva sa to počas zapnutia

a perióda reštartovania tesne pred 10us /po zistení akejkoľvek poruchy uplynie obdobie nízkej úrovne FAULT. Počas zapnutia

a perióde reštartu sa meria záporné napätie predpätia kondenzátora VCN. Akonáhle je napätie mimo VN

Prahová hodnota UVLO, NEG sa stáva vysokoimpedančným a OUT preberá riadenie pohonu brány.

8 Aplikácie a implementácia

IVCR1402Q je ideálny ovládač pre kompaktný dizajn. Je to nízky vodič. Avšak so vstavaným

generátor záporného napätia, možno ovládač použiť ako vysokonapäťový ovládač bez použitia izolovaného predpätia.

Namiesto toho možno použiť lacný bootstrap. Nasledujúca schéma zapojenia ukazuje typický polovičný mostík

aplikácia ovládača.

9 Usporiadanie

Dobré usporiadanie je kľúčovým krokom na dosiahnutie požadovaného výkonu obvodu. Ako prvá sa začína pevná zem.

Odkrytú podložku sa odporúča priviazať k zemi vodiča. Je to všeobecné pravidlo, ktoré majú kondenzátory

vyššiu prioritu ako rezistory pre usporiadanie umiestnenia. Oddeľovacie kondenzátory 1uF a 0.1uF

by mal byť blízko kolíka VCC a uzemnený k uzemňovacej rovine vodiča. Kondenzátor záporného napätia by mal

nájdite v blízkosti kolíkov OUT a NEG. Zaslepovací kondenzátor by mal byť tiež blízko vodiča. Malý filter

(s časovou konštantou 10ns) môže byť potrebná na vstupe IN, ak musia prechádzať stopy vstupného signálu

cez nejakú hlučnú oblasť. Nasleduje odporúčané rozloženie.

10 Informácie o balení

SOIC-8 (EP) Rozmery balenia