Texas Instrument UCC21738-Q1隔離式單通道柵極驅(qū)動(dòng)器專門設(shè)計(jì)用于直流工作電壓高達(dá)2121V的IGBT和SiC MOSFET。這些器件具有先進(jìn)的保護(hù)功能、出色的動(dòng)態(tài)性能和穩(wěn)健性。該器件具有高達(dá)±10A峰值拉電流和灌電流。采用SiO2 電容隔離技術(shù)，輸入側(cè)與輸出側(cè)隔離。該特性支持高達(dá)1.5kVRMS 工作電壓和12.8kVPK 浪涌抗擾度，隔離柵壽命超過(guò)40年。并提供較低的器件間偏移，共模瞬態(tài)抗擾度 (CMTI) 大于150V/ns。

數(shù)據(jù)手冊(cè)：*附件：Texas Instruments UCC21738-Q1隔離式單通道柵極驅(qū)動(dòng)器數(shù)據(jù)手冊(cè).pdf

Texas Instruments UCC21738-Q1包括最先進(jìn)的保護(hù)功能，例如短路檢測(cè)和快速過(guò)流、故障報(bào)告、分流電流感應(yīng)支持、有源米勒鉗位、輸出和輸入側(cè)電源 UVLO，以優(yōu)化IGBT和SiC開關(guān)穩(wěn)健性和行為。ASC功能可用于在系統(tǒng)故障事件期間強(qiáng)制打開電源開關(guān)。此功能進(jìn)一步提高了驅(qū)動(dòng)器的多功能性，并簡(jiǎn)化了系統(tǒng)設(shè)計(jì)尺寸、工作量和成本。

特性

• 5.7kVRMS 單通道隔離式柵極驅(qū)動(dòng)器
• 下列性能符合AEC-Q100標(biāo)準(zhǔn)：
  • 器件溫度等級(jí)1（-40°C至+125°C環(huán)境工作溫度范圍）
  • 器件HBM ESD分類等級(jí)3A
  • 器件充電器件模型 (CDM) ESD分類等級(jí)C6
• 功能安全質(zhì)量管理型
  • 可提供幫助進(jìn)行功能安全系統(tǒng)設(shè)計(jì)的文檔
• 高達(dá)2121Vpk 的SiC MOSFET和IGBT
• 最大輸出驅(qū)動(dòng)電壓（V DD -VEE）：33V
• ±10A驅(qū)動(dòng)強(qiáng)度和分割輸出
• 最低CMTI：150V/ns
• 270ns響應(yīng)時(shí)間快速過(guò)流保護(hù)
• 外部有源米勒鉗位
• 發(fā)生故障時(shí)軟關(guān)斷：900mA
• 隔離側(cè)的ASC輸入可在系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)打開電源開關(guān)
• 過(guò)流報(bào)警FLT和RST/EN復(fù)位
• 在RST/EN上快速啟用/禁用響應(yīng)
• 抑制輸入引腳上<40ns的瞬態(tài)噪聲和脈沖
• 12V VDD UVLO，RDY電源良好
• 輸入/輸出可耐受高達(dá)5 V的過(guò)沖/欠沖瞬態(tài)電壓
• 130 ns（最大值）傳播延遲和30 ns（最大值）脈沖/零件偏移
• SOIC-16 DW封裝，爬電距離和電氣間隙大于8mm
• 工作結(jié)溫： -40°C至150°C

引腳配置

德州儀器UCC21738-Q1隔離式柵極驅(qū)動(dòng)器技術(shù)解析

核心特性

1. ?高性能驅(qū)動(dòng)能力?：
   • ±10A峰值驅(qū)動(dòng)電流(源/灌)
   • 33V最大輸出驅(qū)動(dòng)電壓(VDD-VEE)
   • 150V/ns最小共模瞬態(tài)抗擾度(CMTI)
   • 130ns最大傳播延遲和30ns器件間偏差
2. ?高級(jí)保護(hù)功能?：
   • 270ns快速過(guò)流保護(hù)響應(yīng)
   • 900mA軟關(guān)斷電流
   • 外部有源米勒鉗位
   • 系統(tǒng)故障時(shí)ASC功能強(qiáng)制開關(guān)導(dǎo)通
3. ?安全隔離?：
   • 5.7kVRMS單通道隔離
   • 12.8kVPK浪涌抗擾度
   • 40年以上隔離屏障壽命
   • 符合功能安全標(biāo)準(zhǔn)(支持ASIL B等級(jí))
4. ?靈活的電源選項(xiàng)?：
   • 輸入側(cè)供電：3-5.5V
   • 輸出側(cè)供電：13-33V
   • 支持負(fù)電壓驅(qū)動(dòng)(VEE至-16V)

關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新

1. 混合輸出級(jí)架構(gòu)

UCC21738-Q1采用獨(dú)特的混合輸出結(jié)構(gòu)，將P溝道MOSFET與N溝道MOSFET并聯(lián)作為上拉，N溝道MOSFET單獨(dú)作為下拉。這種設(shè)計(jì)在米勒平臺(tái)區(qū)提供最高峰值源電流(約5.9A@1Ω外部柵極電阻)，有效降低開關(guān)損耗。

2. 多重保護(hù)機(jī)制

器件集成了全面的保護(hù)功能：

• ?過(guò)流保護(hù)?：支持SenseFET、DESAT和分流電阻三種檢測(cè)方式
• ?軟關(guān)斷?：故障時(shí)900mA可控關(guān)斷電流，限制電壓過(guò)沖
• ? 有源短路(ASC) ?：系統(tǒng)故障時(shí)強(qiáng)制開關(guān)導(dǎo)通，形成相間短路保護(hù)電池
• ?電源監(jiān)測(cè)?：輸入/輸出側(cè)UVLO保護(hù)，RDY引腳指示電源狀態(tài)

3. 增強(qiáng)型隔離技術(shù)

采用SiO2電容隔離技術(shù)實(shí)現(xiàn)：

• 1.5kVRMS工作電壓
• 8mm外部爬電距離

• 600V比較跟蹤指數(shù)(CTI)

• 通過(guò)UL 1577和VDE 0884-17認(rèn)證

典型應(yīng)用

1. ?電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)?：
   • 牽引電機(jī)逆變器
   • 車載充電器(OBC)
   • DC-DC轉(zhuǎn)換器
2. ?工業(yè)應(yīng)用?：
   • 電機(jī)驅(qū)動(dòng)器
   • 太陽(yáng)能逆變器
   • 工業(yè)電源

設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1. ?布局建議?：
   • 驅(qū)動(dòng)芯片盡可能靠近功率器件
   • VDD/VEE去耦電容(10μF)靠近引腳放置
   • COM引腳采用開爾文連接至IGBT發(fā)射極
   • 輸出側(cè)避免使用地平面(高邊驅(qū)動(dòng)時(shí))
2. ?柵極電阻選擇?：
   • 計(jì)算公式：R_G = (VDD-VEE)/I_peak - R_internal
   • 典型值：1-10Ω(根據(jù)開關(guān)速度需求)
   • 分開設(shè)置開通(R_ON)和關(guān)斷(R_OFF)電阻
3. ?過(guò)流保護(hù)實(shí)現(xiàn)?：
   • ?SenseFET方案?：精度高，適合大功率模塊
   • ?DESAT方案?：需外部分壓電阻和高壓二極管
   • ?分流電阻?：僅推薦低功率應(yīng)用

性能參數(shù)

開發(fā)資源

TI為UCC21738-Q1提供完整的設(shè)計(jì)支持：

• 參考設(shè)計(jì)原理圖和PCB布局示例
• PSPICE模型和IBIS模型
• 柵極驅(qū)動(dòng)計(jì)算工具
• 功能安全文檔包
• E2E支持論壇技術(shù)答疑

總結(jié)

UCC21738-Q1代表了當(dāng)前汽車功率器件驅(qū)動(dòng)技術(shù)的先進(jìn)水平，其高驅(qū)動(dòng)能力、強(qiáng)抗干擾性和豐富的保護(hù)功能使其成為高壓SiC/IGBT應(yīng)用的理想選擇。隨著電動(dòng)汽車和可再生能源的發(fā)展，這類高可靠性隔離驅(qū)動(dòng)器將在功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。設(shè)計(jì)人員應(yīng)特別注意其布局優(yōu)化和保護(hù)電路設(shè)計(jì)，以充分發(fā)揮器件性能。