35V 4A SiC ve IGBT 8-Pin Negatif Bağlı Sürücü

1. Özellikler

• Sürdürücü akım kapasitesi: 4A alıcı ve kaynak zirve sürdürücü akımı

• Geniş VCC aralığı en fazla 35V

• Entegre 3.5V negatif bias

• Alt taraf için tasarlanmış ve bootstrap yüksek taraf güç uygundur

• Pozitif ve negatif kapı sürüş gerilimi için UVLO (Alt Gerilim Kilitlenmesi)

• Kısa devre koruması için desaturasyon algılama ve dahili boş zaman

• UVLO veya DESAT algılandığında hata çıkışı

• Dış devreler için 5V 10mA referans, örneğin dijital izolatör

• TTL ve CMOS uyumlu girdi

• Yüksek frekans ve güç uygulamaları için orta zeminli SOIC-8

• Daha az yayılım gecikmesi tipik 45ns ile entegre de-glitch filtresi

• AEC-Q100 sertifikalı

2. Uygulamalar

• EV Tahta Şarj Cihazları

• EV/HEV tersleyicileri ve şarj istasyonları

• AC/DC ve DC/DC dönüştürücüler

• Motor Sürdürücü

3. Açıklama

IVCR1402Q, AEC-Q100 standartlı, 4A tek kanallı, yüksek hızlı bir akıllı sürücüdür ve SiC MOSFET'ler ve IGBT'leri etkili ve güvenle sürmek için tasarlanmıştır. Negatif bir polarizasyonla güçlü bir sürüş, yüksek dv/dt çalışması sırasında Miller etkisi karşıtı gürültü direncini artırır. Boşalma algılama, dayanıklı kısa devre koruması sağlar ve güç cihazının ve sistem bileşenlerinin hasar riskini azaltır. Sabit 200ns kör zamanı, anahtarlamada meydana gelen akım zirvesi ve gürültü nedeniyle fazla akım korumasının erken tetiklenmesini önlemek için eklenmiştir. Sabit pozitif kapı sürüş gerilimi UVLO ve sabit negatif polarizasyon UVLO koruması, sağlıklı kapı operasyon voltajlarını garanti altına alır. Etkin düşük hata sinyali, UVLO veya fazla akım durumunda sistemleri uyarmaktadır. Düşük yayılım gecikmesi ve eşleşmeme, termodüzenleyici plaka ile SiC MOSFET'lerin yüzlerce kHz'da anahtarlanması mümkün kılar. Entegre negatif gerilim üretimi ve 5V referans çıkışı, harici bileşen sayısını minimuma indirger. Bu, negatif gerilim üretimi, boşalma algılama ve UVLO özelliklerini içeren ilk endüstriyel SiC MOSFET ve IGBT sürücüsüdür ve 8-pin pakette bulunur. Bu, kompakt tasarım için ideal bir sürücüdür.

Cihaz Bilgisi

4. Pin Yapılandırması ve Fonksiyonları

5. Özellikler

5.1 Mutlak Maksimum Değerler

Serbest hava sıcaklık aralığı boyunca (diğer belirtilmiş olmaması durumunda) (1)

(1) Mutlak Maksimum Değerler bölümünde listelenenlerin ötesinde çalışmak cihaza kalıcı hasar verebilir.

Mutlak maksimum değerlere uzun süre maruz kalmak cihazın güvenilirliğini etkileyebilir.

5.2 ESD Derecelendirmesi

5.3 Önerilen Çalışma Koşulları

5.4 Termal Bilgi

5.5 Elektriksel Özellikler

Aksi belirtilmedikçe, VCC = 25 V, TA = –40°C ila 125°C, VCC'den GND'ye 1-μF bypass kondansatörü, f = 100 kHz.

Akımlar belirtilen terminalin içine girdiğinde pozitif ve dışına çıktığında negatif olarak alınır. Tipik koşul belirtimleri 25°C'de verilmiştir.

6 Tipik Özellikler

7 Ayrıntılı Açıklama

IVCR1402Q sürücüsü, InventChip'in tek kanallı low-side yüksek-hızlı kapı sürücü teknolojisi geliştirmesinin en sonunu temsil eder.

İçinde negatif gerilim oluşturma, desaturasyon/kısa devre koruması ve ayarlanabilir UVLO özelliklerini barındırır.

Bu sürücü, en iyi sınıf özellikleri ve en kompakt ve güvenilir SiC MOSFET kapısı sürme kontrolünü sunar.

Bunun yanı sıra, tüm gerekli SiC MOSFET kapı sürücü özelliklerine sahip ilk endüstri sürücüsüdür.

SOIC-8 paketindeki sürüş özellikleri.

Fonksiyon Blok Şekli

7.1 Giriş

IN, tersine dönmeyen bir mantık geçidi sürücüsü girişidir. Tırnak zayıf bir çekim yapmaktadır. Girdi TTL ve CMOS

Maksimum 20V giriş toleransı olan uyumlu mantık seviyesi.

7.2 Çıktı

IVCR1402Q 4A totem kutup çıkış aşamasına sahiptir. En yüksek noktada yüksek bir kaynak akımı sağlar.

Güç anahtarı açma geçişinin Miller platosu bölgesinde gerekli. Güçlü bir lavabo kapasitesi

Sürücü çıkış aşamasında çok düşük bir çekme impedansı, parazit Miller'e karşı bağışıklığı arttırır.

Özellikle düşük geçit yükü olan Si MOSFET'lerin veya ortaya çıkan geniş bant aralığı olan SiC MOSFET'lerin kullanıldığı yerlerde.

Kullanılmış.

7.3 Negatif Gerilim Oluşturma

Başlangıçta, NEG çıkışı GND'ye çekiliyor ve bir akım kaynağı için yüksek akım yolu sağlıyor, böylece harici negatif-gerilim kapasitörü CN (tipik olarak 1uF) OUT pini vasıtasıyla şarj edilebiliyor.

Kapasitor 10us'den daha kısa sürede 2.0V üzerinde şarj edilebilir. Kapasitor gerilimi, VCN, şarj edilmeden önce, /FAULT düşük/aktif kalır ve IN'nin mantık seviyesini dikkate almaz.

Negatif bias hazır olduktan sonra, hem NEG pini hem de /FAULT pini serbest bırakılır ve OUT giriş sinyali IN'i takip etmeye başlar. İçinde yer alan bir negatif gerilim düzenleyicisi normal işlem için negatif gerilimi -3.5V'ye düzenler, PWM frekansından ve iş yükünden bağımsız olarak.

Gate sürücü sinyali, NEG, ardından VCC-3.5V ve -3.5V arasında geçiş yapar.

7.4 Alt Gerilim Korumaları

Sürücünün tüm iç ve dış biasleri sağlıklı bir işlem durumu sağlamak için izlenir. VCC

izlenir ve alt gerilim durumlarında koruma aktifleştirilir.

Tüm iç ve dış sürücü biasleri sağlıklı bir işlem koşulu sağlamak için izlenir.

VCC

alt gerilim algılama devresi tarafından izlenir. Sürücü çıkışı kapatılır (düşük çekme) veya düşük kalır eğer

gerilim ayarlanan limite göre daha düşükse. Not: VCC UVLO eşik değeri, kapı gerilimlerinden 3.5V daha yüksektir.

Eksi gerilim de izlenir. UVLO'su sabit bir 1.6V eksi gitme eşik değerine sahiptir. Eksi gerilim kapasitesi bozuklukları, kapasitör geriliminin eşik değerin altında olmasına neden olabilir. UVLO koruması o zaman

MOSFET'in kapılarını zemine çeker. UVLO algılandığında \/FAULT düşük çekilir.

MOSFET’in kapılarını zemine çeker. UVLO algılandığında \/FAULT düşük çekilir.

7.5 Boşluk Algılama

Kısa devre veya aşırı akım olduğunda, güç cihazının (SiC MOSFET veya IGBT) draın veya kolektör akımı o kadar yüksek bir değere ulaşabilir ki cihazlar doygunluk durumundan çıkar ve cihazların Vds\/Vce değeri

çok yüksek bir değere ulaşır. DESAT pini, genellikle Id x Rds_on'a bağlı tutulan bir boşlama kapasitörü Cblk ile, şimdi içerdeki 1mA sabit akım kaynağı tarafından çok daha fazla şarj edilebilir. Eğer

cihazların Vds\/Vce değeri, çok daha yüksek bir değere ulaşır. DESAT pini, genellikle Id x Rds_on'a bağlı tutulan bir boşlama kapasitörü Cblk ile, şimdi içerdeki 1mA sabit akım kaynağı tarafından çok daha fazla şarj edilebilir. Eğer

cihazların Vds\/Vce değeri, çok daha yüksek bir değere ulaşır. DESAT pini, genellikle Id x Rds_on'a bağlı tutulan bir boşlama kapasitörü Cblk ile, şimdi içerdeki 1mA sabit akım kaynağı tarafından çok daha fazla şarj edilebilir. Eğer

gerilim tipik 9.5V eşiğine ulaşır, OUT ve \/FAULT her ikisi de düşük seviyeye çekilir. 200ns'lik bir boş zaman (blank time) eklenir.

OUT'un yükselen kenarı için, Coss unluklarının erken tetiklenmesine neden olmamak için DESAT koruma devresi tetiklenmemelidir.

iç sabit akım kaynağı kaybını en aza indirmek için, ana anahtar kapalı durumdaysa akım kaynağı kapatılır.

farklı bir kapasitans seçerek, kapanma gecikme süresi (dış boşlama zamanı) programlanabilir.

boşlama zamanı şu şekilde hesaplanabilir,

Teblk = Cblk ∙Vth\/ IDESAT

Örneğin, eğer Cblk 47pF ise, Teblk = 47pF ∙9.5V\/ 1mA = 446ns'dir.

Not: Teblk zaten iç 200ns Tblk boşlama zamanını içerir.

geçerli sınır ayarı için aşağıdaki denklem kullanılabilir,

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

burada R1 bir programlama direncidir, VF_D1 yüksek gerilim diod ileri gerilimidir, Rds_on ise tahmini birleşim sıcaklığındaki SiC MOSFET açılış direncidir, örneğin 175C.

tahmini birleşim sıcaklığındaki SiC MOSFET açılış direncidir, örneğin 175C.

Farklı bir güç sistemi genellikle farklı bir kapanış zamanı gerektirir. Optimize edilmiş bir kapanış zamanı, Vds ve şebeke gerilimi çan sesini sınırlarken sistem kısa devre kapasitesini maksimize edebilir.

sistemin kısa devre kapasitesini maksimize edebilirken Vds ve şebeke gerilimi çan sesini sınırlar.

7.6 Hata

/FAULT dahili çekme direnci olmayan açık toplayıcı bir çıkıştır. Desatürasyon ve alt voltajlar tespit edildiğinde, /FAULT pini ve ÇIKIŞ aynı anda düşük seviyeye çekilir. /FAULT sinyali, hata durumu kaldırıldıktan sonra 10 µs boyunca düşük seviyede kalır. /FAULT otomatik olarak kurtarma sağlayan bir sinyaldir. Sistem kontrolörü, /FAULT sinyaline nasıl tepki vereceğini belirlemelidir. Aşağıdaki diyagram sinyal dizisini göstermektedir.

tespit edildiğinde, /FAULT pini ve ÇIKIŞ aynı anda düşük seviyeye çekilir. /FAULT sinyali, hata durumu kaldırıldıktan sonra 10 µs boyunca düşük seviyede kalır. /FAULT otomatik olarak kurtarma sağlayan bir sinyaldir. Sistem kontrolörü, /FAULT sinyaline nasıl tepki vereceğini belirlemelidir. Aşağıdaki diyagram sinyal dizisini göstermektedir.

hata durumu kaldırıldıktan sonra 10 µs boyunca düşük seviyede kalır. /FAULT otomatik olarak kurtarma sağlayan bir sinyaldir. Sistem kontrolörü, /FAULT sinyaline nasıl tepki vereceğini belirlemelidir. Aşağıdaki diyagram sinyal dizisini göstermektedir.

/FAULT otomatik olarak kurtarma sağlayan bir sinyaldir. Sistem kontrolörü, /FAULT sinyaline nasıl tepki vereceğini belirlemelidir. Aşağıdaki diyagram sinyal dizisini göstermektedir.

7.7 NEG

Dış negatif bias kondansörü, NEG low olduğunda hızlı bir şekilde şarj edilir. Bu, güç açılışında

ve yeniden başlama dönemlerinde gerçekleşir, herhangi bir hata algılandıktan sonra /FAULT low dönem 10us sona ermeden önce. Güç açılışında

ve yeniden başlama dönemlerinde, negatif bias kondansörü gerilimi VCN ölçülür. Gerilim VN'nin

UVLO eşik değerini geçer geçmez, NEG yüksek impeydans olur ve OUT kapak sürücü kontrolünü üstlenir.

8 Uygulamalar ve Uygulama

IVCR1402Q, kompakt bir tasarım için ideal bir sürücüdür. Bu, alt taraf bir sürücüdür. Ancak, dahili

negatif gerilim oluşturucu ile, izole bir bias kullanmadan yüksek taraf sürücü olarak kullanılabilir.

Böylece daha düşük maliyetli bir bootstrap kullanılabileceği yer alır. Aşağıdaki devre şeması tipik bir yarım köprü

sürücü uygulamasını göstermektedir.

9 Düzen

İstenen devre performansını elde etmek için iyi bir düzenlemeye ulaşmak ana adımdır. Katı bir yerleşme ilk başlangıç noktasıdır.

Açık kılavuzu sürücü yerleşimine bağlı tutmak önerilir. Genel bir kural olarak kondansatörlerin yerleştirme önceliği dirençlere göre daha yüksektir.

Bir 1uF ve bir 0.1uF ayrıştırma kondansatörü VCC pini yakınında olmalı ve sürücü yerleşimi düzleminin bir parçası olmalıdır. Negatif gerilimli kondansatör OUT ve NEG pinleri yakınında bulunmalıdır.

Boşluk kondansatörü de sürücüye yakın olmalıdır. Giriş sinyali izleri gürültülü alanlar geçmesi gerekiyorsa, IN girişinde (10ns zaman sabiti ile) küçük bir filtre gerekebilir.

Aşağıdaki düzenlemenin önerildiği bir düzenlemeyi temsil ettiği görülmektedir.

Eğer giriş sinyal izleri gürültülü bölgelerden geçiyorsa, IN girişinde (10ns zaman sabiti ile) küçük bir filtre gerekebilir.

Aşağıda önerilen bir düzen verilmiştir.

10 Ambalaj Bilgileri

SOIC-8 (EP) Paket Boyutları