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UCC21551/UCC21551-Q1隔離式雙通道柵極驅(qū)動(dòng)器技術(shù)解析與應(yīng)用指南

科技觀察員 ? 2025-08-06 15:09 ? 次閱讀
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Texas Instruments UCC21551/UCC21551-Q1雙通道隔離式柵極驅(qū)動(dòng)器采用4A峰值拉電流和6A峰值灌電流設(shè)計(jì),用于驅(qū)動(dòng)功率MOSFET、SiC和IGBT晶體管。該隔離式柵極驅(qū)動(dòng)器可配置為兩個(gè)低側(cè)、兩個(gè)高側(cè)或一個(gè)半橋驅(qū)動(dòng)器。輸入側(cè)通過(guò)一個(gè)5kVRMS 隔離柵與兩個(gè)輸出驅(qū)動(dòng)器隔離,該隔離柵具有最小值125V/ns的共模瞬態(tài)抗擾度 (CMTI)。UCC21551/UCC21551-Q1隔離式柵極驅(qū)動(dòng)器可在各種??電源應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)高效率、高功率密度和穩(wěn)健性。典型應(yīng)用包括交流-直流和直流-直流隔離轉(zhuǎn)換器、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、逆變器和不間斷電源 (UPS)。UCC21551-Q1器件符合汽車應(yīng)用類AEC-Q100標(biāo)準(zhǔn)。

數(shù)據(jù)手冊(cè):*附件:Texas Instruments UCC21551,UCC21551-Q1隔離式柵極驅(qū)動(dòng)器數(shù)據(jù)手冊(cè).pdf

特性

  • 可配置為雙低側(cè)、雙高側(cè)或半橋驅(qū)動(dòng)器
  • 結(jié)溫范圍:–40°C至150 °C
  • 高達(dá)4A峰值拉電流和6A峰值灌電流輸出
  • 共模瞬態(tài)抗擾度 (CMTI) 大于125V/ns
  • 高達(dá)25V VDD 輸出驅(qū)動(dòng)電源
    • 12V和17V VDD UVLO選項(xiàng)
  • 開關(guān)參數(shù)
    • 傳播延遲:33 ns(典型值)
    • 5 ns最大延遲匹配
    • 6 ns最大脈沖寬度失真
    • 10μs最大VDD上電延遲
  • 針對(duì)所有電源的UVLO保護(hù)
  • 電源時(shí)序快速啟用

功能框圖

1.png

典型應(yīng)用原理圖

2.png

UCC21551隔離式雙通道柵極驅(qū)動(dòng)器技術(shù)解析與應(yīng)用指南

一、核心特性

  • ?靈活配置?:支持雙低端、雙高端或半橋驅(qū)動(dòng)配置
  • ?寬工作溫度?:-40°C至+150°C結(jié)溫范圍
  • ?多種UVLO選項(xiàng)?:提供5V/8V/12V/17V VDD UVLO版本
  • ?高速開關(guān)性能?:33ns典型傳播延遲,5ns最大脈寬失真
  • ?集成保護(hù)功能?:所有電源的UVLO保護(hù),可編程死區(qū)時(shí)間
  • ?增強(qiáng)隔離?:符合UL1577、VDE0884-17等安全標(biāo)準(zhǔn)

二、關(guān)鍵參數(shù)詳解

1. 電氣特性

  • ?輸入電壓范圍?:1.6V至5.5V
  • ?輸出電壓范圍?:最高25V
  • ?驅(qū)動(dòng)能力?:
    • 4A峰值源電流
    • 6A峰值灌電流
  • ?導(dǎo)通電阻?:
    • 上拉:5Ω(典型值)
    • 下拉:0.55Ω(典型值)
  • ?隔離特性?:
    • 5kVRMS增強(qiáng)隔離
    • 125V/ns CMTI

2. 開關(guān)特性

  • ?傳播延遲?:33ns(典型值)
  • ?延遲匹配?:5ns(最大值)
  • ?上升/下降時(shí)間?:8ns(1.8nF負(fù)載時(shí))
  • ?最小輸入脈寬?:12ns(典型值)

三、功能描述

1. 輸入和輸出配置

UCC21551x提供兩個(gè)獨(dú)立控制的通道(OUTA和OUTB),每個(gè)通道由對(duì)應(yīng)的輸入引腳(INA/INB)控制。輸入側(cè)與輸出側(cè)通過(guò)電容隔離技術(shù)實(shí)現(xiàn)電氣隔離。

2. 保護(hù)特性

  • ?UVLO保護(hù)?:VCCI和VDDx均有欠壓鎖定功能
  • ?主動(dòng)下拉?:在UVLO期間主動(dòng)將輸出拉低
  • ?熱關(guān)斷?:165°C閾值(典型值)
  • ?反向電流阻斷?:防止輸出反向供電

3. 可編程死區(qū)時(shí)間

通過(guò)DT引腳配置可實(shí)現(xiàn):

  • 完全禁用死區(qū)(引腳懸空或接VCC)
  • 固定死區(qū)(引腳接GND)
  • 可編程死區(qū)(通過(guò)外部電阻設(shè)置)

死區(qū)時(shí)間計(jì)算公式:
tDT = 8.6 × RDT + 13 (RDT單位為kΩ,tDT單位為ns)

四、典型應(yīng)用設(shè)計(jì)

1. 半橋驅(qū)動(dòng)配置

典型應(yīng)用電路包含:

  • 輸入濾波電路(RIN=51Ω,CIN=33pF)
  • 柵極驅(qū)動(dòng)電阻(RON=2.2Ω)
  • 自舉電路(RBOOT=2.2Ω,CBOOT=1μF)
  • 死區(qū)設(shè)置電阻(RDT=10kΩ→99ns死區(qū))

2. 關(guān)鍵元件選型

  • ?自舉二極管?:建議選用SiC肖特基二極管(如C4D02120E)
  • ?輸出電容?:VDDx引腳建議并聯(lián)1μF+100nF MLCC
  • ?柵源電阻?:5.1kΩ至20kΩ范圍

3. 功率計(jì)算

總驅(qū)動(dòng)功率包含:

  • 靜態(tài)功耗:約112.5mW(5V/20V供電時(shí))
  • 開關(guān)損耗:約240mW(驅(qū)動(dòng)60nC柵極電荷@100kHz)
  • 驅(qū)動(dòng)器損耗:約30mW(考慮外部柵極電阻)

五、PCB布局指南

  1. ?關(guān)鍵元件布置?:
    • 輸入/輸出電容盡量靠近器件引腳
    • VIN1/VIN2/VOUT使用寬走線(≥1mm)
    • 熱焊盤充分連接至地平面
  2. ?隔離設(shè)計(jì)?:
    • 初級(jí)側(cè)與次級(jí)側(cè)保持8mm以上爬電距離
    • 敏感模擬地(AGND)與功率地(PGND)單點(diǎn)連接
  3. ?熱管理?:
    • DWK封裝熱阻θJA=74.1°C/W
    • 高電流應(yīng)用建議使用散熱過(guò)孔

六、應(yīng)用場(chǎng)景

  1. ?電源轉(zhuǎn)換?:
    • AC/DCDC/DC隔離轉(zhuǎn)換器
    • 高電壓DC-DC轉(zhuǎn)換器
  2. ?電機(jī)驅(qū)動(dòng)?:
    • 工業(yè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器
    • 電動(dòng)汽車逆變器
  3. ?其他應(yīng)用?:
    • 不間斷電源(UPS)
    • 車載充電器
    • 汽車HVAC系統(tǒng)

七、型號(hào)選擇

型號(hào)封裝VDD UVLO推薦VDD
UCC21551ADWRSOIC-165V6.7-25V
UCC21551ADWKRSOIC-145V6.7-25V
UCC21551BDWKRSOIC-148V9.2-25V
UCC21551CDWKRSOIC-1412V13.5-25V
UCC21551DDWKRSOIC-1417V19-25V

該系列器件憑借其高集成度、強(qiáng)抗干擾能力和靈活的配置選項(xiàng),成為工業(yè)、汽車和能源應(yīng)用的理想選擇。

聲明:本文內(nèi)容及配圖由入駐作者撰寫或者入駐合作網(wǎng)站授權(quán)轉(zhuǎn)載。文章觀點(diǎn)僅代表作者本人,不代表電子發(fā)燒友網(wǎng)立場(chǎng)。文章及其配圖僅供工程師學(xué)習(xí)之用,如有內(nèi)容侵權(quán)或者其他違規(guī)問(wèn)題,請(qǐng)聯(lián)系本站處理。 舉報(bào)投訴
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