UCC21751-Q1：高性能汽車級隔離柵極驅(qū)動器的卓越之選

引言

在當(dāng)今電子技術(shù)飛速發(fā)展的時代，對于功率半導(dǎo)體器件如 SiC MOSFET 和 IGBT 的驅(qū)動需求日益增長。UCC21751-Q1 作為一款專為汽車應(yīng)用設(shè)計的單通道隔離柵極驅(qū)動器，憑借其先進(jìn)的保護(hù)特性、出色的動態(tài)性能和高可靠性，在眾多驅(qū)動器中脫穎而出。本文將深入剖析 UCC21751-Q1 的特點、應(yīng)用以及設(shè)計要點，為電子工程師們提供全面的參考。

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產(chǎn)品特性亮點

強大的驅(qū)動能力

UCC21751-Q1 具備 ±10A 的驅(qū)動強度和分離輸出，能夠直接驅(qū)動 SiC MOSFET 模塊和 IGBT 模塊，無需額外的緩沖級。這一特性使得它在高功率應(yīng)用中表現(xiàn)出色，能夠快速切換器件，有效降低開關(guān)損耗。同時，其 150V/ns 的最小共模瞬態(tài)抗擾度（CMTI）確保了在高速開關(guān)系統(tǒng)中的可靠性。

全面的保護(hù)功能

• 欠壓鎖定（UVLO）：輸入和輸出電源均具備 UVLO 保護(hù)功能，當(dāng)電源電壓低于閾值時，驅(qū)動器輸出保持低電平，不僅降低了驅(qū)動器在低電源電壓條件下的功耗，還提高了功率級的效率。
• 有源米勒鉗位：防止在快速開關(guān)過程中由于米勒電容引起的誤開啟，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
• 過流和短路保護(hù)：通過 DESAT 引腳實現(xiàn)快速過流和短路保護(hù)，典型閾值為 9V。當(dāng)檢測到故障時，器件會觸發(fā)軟關(guān)斷功能，控制關(guān)斷能量并限制功率半導(dǎo)體的過沖電壓，保護(hù) IGBT 模塊免受災(zāi)難性損壞。
• 隔離模擬到 PWM 信號功能：支持隔離溫度傳感、高壓直流母線電壓傳感等功能，將模擬信號轉(zhuǎn)換為 PWM 信號，通過增強隔離屏障傳輸?shù)捷斎雮?cè)，方便微控制器進(jìn)行監(jiān)測和控制。

寬工作范圍和高可靠性

該器件適用于高達(dá) 2121V 的 SiC MOSFET 和 IGBT，最大輸出驅(qū)動電壓可達(dá) 33V，工作結(jié)溫范圍為 -40°C 至 150°C。同時，它還具備多項安全相關(guān)認(rèn)證，如 UL 1577 組件認(rèn)可計劃（計劃認(rèn)證），確保了在各種惡劣環(huán)境下的可靠運行。

應(yīng)用領(lǐng)域廣泛

UCC21751-Q1 的應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛，尤其在電動汽車和混合動力汽車領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。

牽引逆變器

在電動汽車的牽引逆變器中，UCC21751-Q1 能夠快速、可靠地驅(qū)動功率半導(dǎo)體器件，實現(xiàn)高效的電能轉(zhuǎn)換，為車輛提供強勁的動力。

車載充電器和充電樁

其出色的驅(qū)動能力和保護(hù)功能，確保了充電器在充電過程中的安全性和穩(wěn)定性，提高了充電效率。

DC/DC 轉(zhuǎn)換器

在 HEV/EV 的 DC/DC 轉(zhuǎn)換器中，UCC21751-Q1 能夠有效控制功率轉(zhuǎn)換過程，實現(xiàn)電壓的穩(wěn)定輸出。

設(shè)計要點解析

電源設(shè)計

為了確保 UCC21751-Q1 的穩(wěn)定運行，電源設(shè)計至關(guān)重要。建議在 VDD 和 COM、VEE 和 COM 之間使用 10μF 的旁路電容，在 VCC 和 GND 之間使用 1μF 的旁路電容，并為每個電源添加 0.1μF 的去耦電容，以濾除高頻噪聲。

輸入濾波

在牽引逆變器或電機驅(qū)動應(yīng)用中，由于功率半導(dǎo)體的硬開關(guān)模式，會產(chǎn)生較高的 dV/dt，容易引入噪聲。UCC21751-Q1 內(nèi)部集成了 40ns 的去毛刺濾波器，對于噪聲較大的系統(tǒng)，還可以在 IN+、IN– 和 RST/EN 引腳外部添加低通濾波器，以提高噪聲免疫力和信號完整性。

過流和短路保護(hù)

在 DESAT 引腳應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)的去飽和電路，當(dāng) DESAT 引腳電壓高于閾值時，觸發(fā)軟關(guān)斷功能。建議使用快速反向恢復(fù)高壓二極管，并串聯(lián)一個電阻來限制浪涌電流。同時，使用肖特基二極管和齊納二極管來防止驅(qū)動器因正負(fù)電壓而損壞。

隔離模擬信號傳感

在進(jìn)行隔離模擬信號傳感時，需要注意 AIN 引腳的電壓范圍和內(nèi)部電流源的影響。對于溫度傳感，可連接熱敏二極管或溫度傳感電阻；對于直流母線電壓傳感，需要合理設(shè)計電阻分壓器。此外，為了提高測量精度，可以對 APWM 輸出進(jìn)行濾波和單點校準(zhǔn)。

總結(jié)

UCC21751-Q1 作為一款高性能的汽車級隔離柵極驅(qū)動器，以其強大的驅(qū)動能力、全面的保護(hù)功能和廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，為電子工程師們提供了一個優(yōu)秀的解決方案。在實際設(shè)計中，我們需要根據(jù)具體應(yīng)用需求，合理設(shè)計電源、輸入濾波、過流保護(hù)和隔離模擬信號傳感等電路，以充分發(fā)揮 UCC21751-Q1 的性能優(yōu)勢。相信在未來的電子技術(shù)發(fā)展中，UCC21751-Q1 將在更多領(lǐng)域展現(xiàn)其卓越的價值。

各位工程師朋友們，你們在使用類似驅(qū)動器時遇到過哪些問題呢？又是如何解決的呢？歡迎在評論區(qū)分享你們的經(jīng)驗和見解！