Texas Instrument UCC21738-Q1隔離式單通道柵極驅(qū)動器專門設計用于直流工作電壓高達2121V的IGBT和SiC MOSFET。這些器件具有先進的保護功能、出色的動態(tài)性能和穩(wěn)健性。該器件具有高達±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1.5kV~~RMS~~ 工作電壓和12.8kVPK 浪涌抗擾度，隔離柵壽命超過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：*附件：Texas Instruments UCC21738-Q1隔離式單通道柵極驅(qū)動器數(shù)據(jù)手冊.pdf

Texas Instruments UCC21738-Q1包括最先進的保護功能，例如短路檢測和快速過流、故障報告、分流電流感應支持、有源米勒鉗位、輸出和輸入側(cè)電源 UVLO，以優(yōu)化IGBT和SiC開關穩(wěn)健性和行為。ASC功能可用于在系統(tǒng)故障事件期間強制打開電源開關。此功能進一步提高了驅(qū)動器的多功能性，并簡化了系統(tǒng)設計尺寸、工作量和成本。

特性

5.7kV~~RMS~~ 單通道隔離式柵極驅(qū)動器
下列性能符合AEC-Q100標準：
- 器件溫度等級1（-40°C至+125°C環(huán)境工作溫度范圍）
- 器件HBM ESD分類等級3A
- 器件充電器件模型 (CDM) ESD分類等級C6
功能安全質(zhì)量管理型
- 可提供幫助進行功能安全系統(tǒng)設計的文檔
高達2121Vpk 的SiC MOSFET和IGBT
最大輸出驅(qū)動電壓（V DD -VEE）：33V
±10A驅(qū)動強度和分割輸出
最低CMTI：150V/ns
270ns響應時間快速過流保護
外部有源米勒鉗位
發(fā)生故障時軟關斷：900mA
隔離側(cè)的ASC輸入可在系統(tǒng)出現(xiàn)故障時打開電源開關
過流報警FLT和RST/EN復位
在RST/EN上快速啟用/禁用響應
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5 V的過沖/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)動器技術(shù)解析

核心特性

?高性能驅(qū)動能力?：
- ±10A峰值驅(qū)動電流(源/灌)
- 33V最大輸出驅(qū)動電壓(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
?高級保護功能?：
- 270ns快速過流保護響應
- 900mA軟關斷電流
- 外部有源米勒鉗位
- 系統(tǒng)故障時ASC功能強制開關導通
?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
- 符合功能安全標準(支持ASIL B等級)
?靈活的電源選項?：
- 輸入側(cè)供電：3-5.5V
- 輸出側(cè)供電：13-33V
- 支持負電壓驅(qū)動(VEE至-16V)

關鍵技術(shù)創(chuàng)新

1. 混合輸出級架構(gòu)

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

2. 多重保護機制

器件集成了全面的保護功能：

?過流保護?：支持SenseFET、DESAT和分流電阻三種檢測方式
?軟關斷?：故障時900mA可控關斷電流，限制電壓過沖
? 有源短路(ASC) ?：系統(tǒng)故障時強制開關導通，形成相間短路保護電池
?電源監(jiān)測?：輸入/輸出側(cè)UVLO保護，RDY引腳指示電源狀態(tài)

3. 增強型隔離技術(shù)

采用SiO2電容隔離技術(shù)實現(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UL 1577和VDE 0884-17認證

典型應用

?電動汽車動力系統(tǒng)?：
- 牽引電機逆變器
- 車載充電器(OBC)
- DC-DC轉(zhuǎn)換器
?工業(yè)應用?：
- 電機驅(qū)動器
- 太陽能逆變器
- 工業(yè)電源

設計要點

?布局建議?：
- 驅(qū)動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)動時)
?柵極電阻選擇?：
- 計算公式：R_G = (VDD-VEE)/I_peak - R_internal
- 典型值：1-10Ω(根據(jù)開關速度需求)
- 分開設置開通(R_ON)和關斷(R_OFF)電阻
?過流保護實現(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?：僅推薦低功率應用

性能參數(shù)

參數(shù)	條件	最小值	典型值	最大值	單位
傳播延遲	CL=100pF	-	90	130	ns
峰值驅(qū)動電流	VDD=20V, VEE=-5V	10	-	-	A
VDD UVLO閾值	上升沿	10.5	11.4	12.8	V
工作溫度	-	-40	-	150	°C
隔離耐壓	60s測試	-	-	5700	VRMS

開發(fā)資源

TI為UCC21738-Q1提供完整的設計支持：

參考設計原理圖和PCB布局示例
PSPICE模型和IBIS模型
柵極驅(qū)動計算工具
功能安全文檔包
E2E支持論壇技術(shù)答疑

總結(jié)

UCC21738-Q1代表了當前汽車功率器件驅(qū)動技術(shù)的先進水平，其高驅(qū)動能力、強抗干擾性和豐富的保護功能使其成為高壓SiC/IGBT應用的理想選擇。隨著電動汽車和可再生能源的發(fā)展，這類高可靠性隔離驅(qū)動器將在功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中發(fā)揮越來越重要的作用。設計人員應特別注意其布局優(yōu)化和保護電路設計，以充分發(fā)揮器件性能。

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