ไดรเวอร์ 35V 4A SiC และ IGBT 8 พินพร้อมไบแอสเชิงลบในตัว ประเทศไทย

สถานที่กำเนิด:	เจ้อเจียง
ยี่ห้อสินค้า:	เทคโนโลยีประดิษฐ์ชิป
หมายเลขรุ่น:	IVCR1402DPQR
รับรอง:	AEC-Q100 ผ่านการรับรอง

1 คุณลักษณะเด่น

• ความจุกระแสไฟของตัวขับ: กระแสซิงก์ 4A และกระแสไฟสูงสุดของไดรฟ์ต้นทาง

• ช่วง VCC กว้างถึง 35V

• อคติเชิงลบ 3.5V ในตัว

• ออกแบบมาสำหรับด้านต่ำและเหมาะสำหรับบูตเครื่องด้านสูง

• UVLO สำหรับแรงดันไฟขับเกทบวกและลบ

• การตรวจจับความอิ่มตัวของสีเพื่อป้องกันไฟฟ้าลัดวงจรพร้อมเวลาตัดไฟภายใน

• เอาต์พุตผิดพลาดเมื่อตรวจพบ UVLO หรือ DESAT

• 5V 10mA อ้างอิงสำหรับวงจรภายนอก เช่น ดิจิตอลไอโซเลเตอร์

• อินพุตที่รองรับ TTL และ CMOS

• SOIC-8 พร้อมแผ่นสัมผัสสำหรับการใช้งานความถี่สูงและพลังงาน

• ความล่าช้าในการแพร่กระจายต่ำ 45ns โดยทั่วไปพร้อมกับตัวกรอง de-glitch ในตัว

• ผ่านการรับรอง AEC-Q100

2 การประยุกต์ใช้งาน

• ที่ชาร์จ EV บนเครื่อง

• อินเวอร์เตอร์ EV/HEV และสถานีชาร์จ

• ตัวแปลงไฟ AC/DC และ DC/DC

• มอเตอร์ขับเคลื่อน

3 คำอธิบาย

IVCR1402Q เป็นไดร์เวอร์อัจฉริยะความเร็วสูง 100A ช่องเดียวที่ผ่านการรับรอง AEC-Q4 สามารถขับเคลื่อน SiC MOSFET และ IGBT ได้อย่างมีประสิทธิภาพและปลอดภัย ไดรฟ์ที่แข็งแกร่งและมีอคติเป็นลบช่วยเพิ่มภูมิคุ้มกันทางเสียงต่อผลกระทบของ Miller ที่การทำงาน dv/dt สูง การตรวจจับการอิ่มตัวให้การป้องกันไฟฟ้าลัดวงจรที่แข็งแกร่ง และลดความเสี่ยงที่อุปกรณ์ไฟฟ้าและส่วนประกอบของระบบจะเสียหาย มีการแทรกเวลาแบลงค์กิ้งคงที่ 200ns เพื่อป้องกันไม่ให้การป้องกันกระแสเกินถูกกระตุ้นก่อนเวลาอันควรโดยการสลับกระแสไฟที่ขอบและสัญญาณรบกวน แรงดันไฟขับเกทบวกคงที่ UVLO และการป้องกันไบอัสเชิงลบแบบคงที่ UVLO ช่วยให้มั่นใจว่าแรงดันการทำงานของเกทแข็งแรง ระบบแจ้งเตือนข้อผิดพลาดต่ำที่ทำงานอยู่เมื่อเกิด UVLO หรือกระแสไฟเกิน ความล่าช้าในการแพร่กระจายต่ำและไม่ตรงกันกับแผ่นระบายความร้อนทำให้ SiC MOSFET สามารถสลับที่หลายร้อย kHz การสร้างแรงดันไฟฟ้าลบในตัวและเอาต์พุตอ้างอิง 5V ช่วยลดจำนวนส่วนประกอบภายนอก เป็นไดรเวอร์ SiC MOSFET และ IGBT เชิงอุตสาหกรรมตัวแรกที่มีการสร้างแรงดันไฟฟ้าเชิงลบ การลดความอิ่มตัวของสี และ UVLO ในแพ็คเกจ 8 พิน เป็นไดรเวอร์ที่เหมาะสำหรับการออกแบบที่กะทัดรัด

ข้อมูลอุปกรณ์

ส่วนจำนวน

แพคเกจ

บรรจุ

IVCR1402DPQR

SOIC-8 (อีพี)

เทปและม้วน

4. การกำหนดค่าพินและฟังก์ชัน

PIN

ชื่อ

I / O

DESCRIPTION

1

IN

I

อินพุตลอจิก

2

5VREF

O

เอาต์พุต 5V/10mA สำหรับวงจรภายนอก

3

/ความผิดพลาด

O

เอาต์พุตข้อบกพร่องของตัวสะสมแบบเปิด จะถูกดึงไปต่ำเมื่อตรวจพบกระแสเกินหรือ UVLO

4

สพท

I

อินพุตการตรวจจับความอิ่มตัว

5

VCC

P

อุปทานอคติเชิงบวก

6

OUT

O

เอาต์พุตไดรเวอร์เกต

7

GND

G

พื้นคนขับ

8

NEG

O

เอาท์พุทแรงดันไฟฟ้าเชิงลบ

แผ่นสัมผัส

แผ่นสัมผัสด้านล่างมักจะเชื่อมโยงกับ GND ในเค้าโครง

5 ข้อมูลจำเพาะ

5.1 คะแนนสูงสุดแน่นอน

เกินช่วงอุณหภูมิอากาศอิสระ (เว้นแต่จะระบุไว้เป็นอย่างอื่น) (1)

ขั้นต่ำ สูงสุด

หน่วย

VCC แรงดันไฟจ่ายทั้งหมด (อ้างอิงถึง GND)

-0.3 35

V

แรงดันเอาต์พุตของตัวขับ VOUT Gate

-0.3 วีซีซี+0.3

V

กระแสไฟแหล่งเอาต์พุตของไดรเวอร์ IOUTH Gate (ที่ความกว้างพัลส์สูงสุด 10us และรอบการทำงาน 0.2%)

6.6

A

กระแสซิงก์เอาท์พุตไดรเวอร์ IOUTL Gate (ที่ความกว้างพัลส์สูงสุด 10us และรอบการทำงาน 0.2%)

6.6

A

แรงดันสัญญาณ VIN IN

-5.0 20

V

I5VREF 5VREF กระแสเอาต์พุต

25

mA

แรงดันไฟฟ้า VDESAT ที่ DESAT

-0.3 วีซีซี+0.3

V

แรงดันไฟ VNEG ที่ขา NEG

ออก-5.0 วีซีซี+0.3

V

อุณหภูมิทางแยก TJ

-40 150

° C

TSTG อุณหภูมิในการเก็บรักษา

-65 150

° C

(1) การทำงานนอกเหนือจากที่ระบุไว้ภายใต้พิกัดสูงสุดที่แน่นอนอาจทำให้อุปกรณ์เสียหายอย่างถาวร

การสัมผัสกับสภาวะที่กำหนดสูงสุดเป็นระยะเวลานานอาจส่งผลต่อความน่าเชื่อถือของอุปกรณ์

5.2 ระดับ ESD

ความคุ้มค่า

หน่วย

V(ESD) การคายประจุไฟฟ้าสถิต

แบบจำลองร่างกายมนุษย์ (HBM) ตาม AEC Q100-002

+/- 2000

V

รุ่นอุปกรณ์ที่ชาร์จ (CDM) ตาม AEC Q100-011

+/- 500

5.3 เงื่อนไขการดำเนินงานที่แนะนำ

นาที

MAX

หน่วย

VCC แรงดันไฟจ่ายทั้งหมด (อ้างอิงถึง GND)

15

25

V

แรงดันไฟฟ้าขาเข้าของเกต VIN

0

15

V

แรงดันไฟฟ้า VDESAT ที่ DESAT

0

VCC

V

TAMB อุณหภูมิโดยรอบ

-40

125

° C

5.4 ข้อมูลความร้อน

IVCR1402DPQR

หน่วย

RθJA ทางแยกสู่สิ่งแวดล้อม

39

° C / W

RθJB ทางแยกไปยัง PCB

11

° C / W

RθJP แผ่นแยกต่อที่สัมผัส

5.1

° C / W

5.5 ข้อมูลจำเพาะทางไฟฟ้า Electrical

เว้นแต่จะระบุไว้เป็นอย่างอื่น VCC = 25 V, TA = –40°C ถึง 125°C, ความจุบายพาส 1-μF จาก VCC ถึง GND, f = 100 kHz

กระแสเป็นบวกเข้าและลบออกจากขั้วที่ระบุ ข้อกำหนดเงื่อนไขทั่วไปอยู่ที่ 25°C

6 ลักษณะทั่วไป

7 คำอธิบายรายละเอียด

ไดรเวอร์ IVCR1402Q เป็นตัวแทนของไดรเวอร์เกตความเร็วสูงด้านต่ำช่องเดียวที่ล้ำสมัยของ InventChip

การพัฒนาเทคโนโลยี มีการสร้างแรงดันไฟฟ้าลบในตัว, การป้องกันการอิ่มตัว/ไฟฟ้าลัดวงจร,

UVLO ที่ตั้งโปรแกรมได้ ไดรเวอร์นี้นำเสนอคุณลักษณะที่ดีที่สุดในระดับเดียวกัน และมีขนาดกะทัดรัดและเชื่อถือได้มากที่สุด

ระบบควบคุมการขับเคลื่อนประตู SiC MOSFET เป็นตัวขับเคลื่อนอุตสาหกรรมรายแรกที่มีเกท SiC MOSFET ที่จำเป็นทั้งหมด

คุณสมบัติการขับขี่ในแพ็คเกจ SOIC-8

ไดอะแกรมบล็อกฟังก์ชัน

7.1 อินพุต

IN คืออินพุตไดรเวอร์ลอจิกเกตที่ไม่กลับด้าน หมุดมีการดึงลงอย่างอ่อน อินพุตเป็น TTL และ CMOS

ระดับลอจิกที่เข้ากันได้ซึ่งมีความทนทานต่ออินพุตสูงสุด 20V

7.2 เอาท์พุท

IVCR1402Q มีเอาต์พุตแบบโทเท็มโพล 4A โดยให้กระแสไฟจากแหล่งกำเนิดสูงสุดที่สูงที่สุด

จำเป็นในช่วงบริเวณที่ราบสูงมิลเลอร์ของการเปลี่ยนการเปิดสวิตช์ไฟ ความสามารถในการอ่างล้างจานที่แข็งแกร่งส่งผลให้

อิมพีแดนซ์แบบพูลดาวน์ที่ต่ำมากในระยะเอาท์พุตของไดรเวอร์ ซึ่งช่วยเพิ่มภูมิคุ้มกันต่อมิลเลอร์ปรสิต

เอฟเฟกต์การเปิดเครื่อง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในกรณีที่ Si MOSFETs ที่มีประจุเกตต่ำหรือ SiC MOSFETs ที่มีแถบความถี่กว้างเกิดขึ้น

มือสอง

7.3 การสร้างแรงดันไฟฟ้าเชิงลบ

เมื่อเริ่มต้น เอาต์พุต NEG จะถูกดึงไปที่ GND และจัดเตรียมเส้นทางกระแสสูงสำหรับแหล่งที่มาปัจจุบันเพื่อชาร์จ

ตัวเก็บประจุแรงดันลบภายนอก CN (ทั่วไป 1uF) ผ่านพิน OUT สามารถชาร์จตัวเก็บประจุได้ด้านบน

2.0V ในเวลาน้อยกว่า 10us ก่อนที่แรงดันไฟฟ้าของตัวเก็บประจุ VCN จะชาร์จเต็ม /FAULT จะยังคงต่ำ/ทำงานอยู่ โดยไม่สนใจ

ระดับตรรกะของ IN หลังจากที่อคติเชิงลบพร้อมแล้ว ทั้งพิน NEG และพิน /FAULT จะถูกปล่อยและ OUT จะเริ่ม

ติดตามสัญญาณอินพุต IN ตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าเชิงลบในตัวจะควบคุมแรงดันไฟฟ้าเชิงลบเป็น -3.5V ตามปกติ

การทำงานโดยไม่คำนึงถึงความถี่ PWM และรอบการทำงาน สัญญาณเกตไดรฟ์ NEG จากนั้นจะสลับระหว่าง

VCC-3.5V และ -3.5V.

7.4 ภายใต้การป้องกันแรงดันไฟฟ้า

อคติทั้งภายในและภายนอกของผู้ขับขี่ได้รับการตรวจสอบเพื่อให้แน่ใจว่าสภาพการทำงานแข็งแรง วีซีซีคือ

ตรวจสอบโดยวงจรตรวจจับแรงดันไฟต่ำ เอาต์พุตของไดรเวอร์ถูกปิด (ดึงต่ำ) หรือคงอยู่ในระดับต่ำหาก

แรงดันไฟฟ้าต่ำกว่าขีดจำกัดที่ตั้งไว้ โปรดทราบว่าเกณฑ์ VCC UVLO นั้นสูงกว่าแรงดันเกต 3.5V

มีการตรวจสอบแรงดันไฟฟ้าเชิงลบด้วย UVLO ของมันมีค่าคงที่เป็นลบ 1.6V แรงดันลบ

ข้อบกพร่องของตัวเก็บประจุอาจส่งผลให้แรงดันไฟฟ้าของตัวเก็บประจุต่ำกว่าเกณฑ์ จากนั้นระบบป้องกัน UVLO ก็จะดึงออกมา

ประตูของ MOSFET ลงกราวด์ /FAULT จะถูกดึงลงต่ำเมื่อตรวจพบ UVLO

7.5 การตรวจจับความอิ่มตัว

เมื่อไฟฟ้าลัดวงจรหรือกระแสเกินเกิดขึ้น อุปกรณ์จ่ายไฟ (SiC MOSFET หรือ IGBT) จะระบายหรือสะสม

กระแสไฟสามารถเพิ่มเป็นค่าที่สูงจนอุปกรณ์ไม่อยู่ในสถานะอิ่มตัว และ Vds/Vce ของ

อุปกรณ์จะมีมูลค่าสูงขึ้นอย่างมาก พิน DESAT ที่มีตัวเก็บประจุแบบแบลงค์กิ้ง Cblk ปกติจะจับยึดไว้

Id x Rds_on ตอนนี้สามารถชาร์จได้สูงขึ้นมากด้วยแหล่งกระแสคงที่ภายใน 1mA เมื่อ

แรงดันไฟฟ้าถึงเกณฑ์ปกติ 9.5V, OUT และ /FAULT ถูกดึงทั้งคู่ต่ำ แทรกเวลาว่าง 200ns

ที่ขอบขาขึ้นของ OUT เพื่อป้องกันไม่ให้วงจรป้องกัน DESAT ถูกกระตุ้นก่อนเวลาอันควรเนื่องจากการคายประจุ Coss

เพื่อลดการสูญเสียแหล่งกระแสคงที่ภายในให้เหลือน้อยที่สุด แหล่งกระแสจะถูกปิดเมื่อสวิตช์หลัก

อยู่ในสถานะปิด เมื่อเลือกความจุไฟฟ้าที่แตกต่างกัน ระยะเวลาหน่วงการปิดเครื่อง (เวลาปิดเครื่องภายนอก) สามารถทำได้

โปรแกรม สามารถคำนวณเวลาเว้นว่างได้ด้วย

Teblk = Cblk ∙Vth / IDESAT

ตัวอย่างเช่น ถ้า Cblk คือ 47pF Teblk = 47pF ∙9.5V / 1mA = 446ns

หมายเหตุ Teblk รวมเวลาทำให้ว่างเปล่าภายใน Tblk 200ns แล้ว

สำหรับการตั้งค่าขีดจำกัดกระแส สามารถใช้สมการต่อไปนี้ได้

อิลิมิต = (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

ความต้านทานที่อุณหภูมิจุดเชื่อมต่อโดยประมาณ เช่น 175C

ระบบไฟฟ้าอื่นมักต้องใช้เวลาปิดต่างกัน เวลาปิดเครื่องที่ได้รับการปรับปรุงให้เหมาะสมจะสามารถเพิ่มได้สูงสุด

ความสามารถในการลัดวงจรของระบบในขณะที่จำกัด Vds และเสียงเรียกเข้าแรงดันบัส

7.6 ความผิดพลาด

/FAULT เป็นเอาต์พุตแบบ open collector ที่ไม่มีความต้านทานแบบดึงขึ้นภายใน เมื่อความอิ่มตัวและอยู่ภายใต้แรงดันไฟฟ้า

ถูกตรวจพบ ทั้งขา /FAULT และ OUT ถูกดึงต่ำ หลังจากนั้นสัญญาณ /FAULT จะอยู่ที่ระดับต่ำเป็นเวลา 10us

เงื่อนไขข้อบกพร่องจะถูกลบออก /FAULT คือสัญญาณการกู้คืนอัตโนมัติ ระบบควบคุมจะต้องตัดสินใจว่าอย่างไร

เพื่อตอบสนองต่อสัญญาณ /FAULT แผนภาพต่อไปนี้แสดงลำดับสัญญาณ

7.7 NEG

ตัวเก็บประจุไบแอสเชิงลบภายนอกจะถูกชาร์จอย่างรวดเร็วเมื่อ NEG เหลือน้อย มันเกิดขึ้นระหว่างเปิดเครื่อง

และช่วงเวลารีสตาร์ทก่อน 10us /FAULT ช่วงต่ำจะหมดอายุหลังจากตรวจพบข้อผิดพลาดใดๆ ระหว่างเปิดเครื่อง

และระยะเวลารีสตาร์ท จะมีการวัดแรงดันตัวเก็บประจุไบแอสเชิงลบ VCN ทันทีที่แรงดันไฟฟ้าเกิน VN

เกณฑ์ UVLO, NEG จะกลายเป็นอิมพีแดนซ์สูงและ OUT เข้าควบคุมการควบคุมการขับเคลื่อนเกต

8 การใช้งานและการใช้งาน

IVCR1402Q เป็นไดรเวอร์ที่เหมาะสำหรับการออกแบบที่กะทัดรัด มันเป็นไดร์เวอร์ด้านต่ำ อย่างไรก็ตามด้วยการติดตั้งไปในตัว

เครื่องกำเนิดแรงดันไฟฟ้าลบ ไดรเวอร์สามารถใช้เป็นไดรเวอร์ด้านสูงได้โดยไม่ต้องใช้อคติแบบแยก

สามารถใช้บูตสแตรปราคาประหยัดแทนได้ แผนภาพวงจรต่อไปนี้แสดงฮาล์ฟบริดจ์ทั่วไป

แอปพลิเคชันไดรเวอร์

9 เค้าโครง

เลย์เอาต์ที่ดีเป็นขั้นตอนสำคัญในการบรรลุประสิทธิภาพของวงจรที่ต้องการ พื้นแข็งเป็นจุดเริ่มต้นแรก

ขอแนะนำให้ผูกแผ่นสัมผัสเข้ากับพื้นคนขับ เป็นกฎทั่วไปที่ตัวเก็บประจุต้องมี

มีลำดับความสำคัญสูงกว่าตัวต้านทานสำหรับการจัดตำแหน่ง ตัวเก็บประจุแบบแยกส่วนขนาด 1uF และ 0.1uF

ควรอยู่ใกล้กับพิน VCC และต่อสายดินกับระนาบกราวด์ของคนขับ ตัวเก็บประจุแรงดันลบควร

ตำแหน่งใกล้กับหมุด OUT และ NEG ตัวเก็บประจุแบลงค์กิ้งควรอยู่ใกล้กับตัวขับด้วย ตัวกรองขนาดเล็ก

อาจจำเป็นต้องใช้ (ที่มีค่าคงที่เวลา 10ns) ที่อินพุตของ IN หากการติดตามสัญญาณอินพุตต้องผ่าน

ผ่านบริเวณที่มีเสียงดังบ้าง ต่อไปนี้เป็นรูปแบบที่แนะนำ

10 ข้อมูลบรรจุภัณฑ์

ขนาดแพ็คเกจ SOIC-8 (EP)