UCC21738-Q1 用于 SiC/IGBT、有源短路保护的汽车类 10A 单通道隔离式栅极驱动器数据手册

UCC21738-Q1 是一款电流隔离式单通道栅极驱动器，专为工作电压高达 2121V 直流的 SiC MOSFET 和 IGBT 而设计，具有先进的保护功能、一流的动态性能和稳健性。该器件具有高达 ±10A 的峰值拉电流和灌电流。

输入侧采用 SiO 2 电容隔离技术与输出侧隔离，支持高达 1.5 kV RMS 的工作电压、12.8 kV PK 浪涌抗扰度，隔离栅寿命超过 40 年，并提供低器件间偏移和 >150 V/ns 共模瞬态抗扰度 （CMTI）。
*附件：ucc21738-q1.pdf

UCC21738-Q1 包括最先进的保护功能，例如快速过流和短路检测、分流电流传感支持、故障报告、有源米勒钳位、输入和输出侧电源 UVLO，以优化 SiC 和 IGBT 开关行为和稳健性。ASC 功能可用于在系统故障事件期间强制开启电源开关，进一步提高驱动器的多功能性并简化系统设计工作量、尺寸和成本。

特性

• 5.7kV RMS 单通道隔离栅极驱动器
• 符合 AEC-Q100 标准，结果如下：
  • 器件温度等级 1：-40°C 至 +125°C 环境工作温度范围
  • 器件 HBM ESD 分类等级 3A
  • 器件 CDM ESD 分类等级 C6
• 功能安全 质量管理
  • 提供有助于功能安全系统设计的文档
• 碳化硅 MOSFET 和 IGBT 高达 2121 V 峰值
• 33V 最大输出驱动电压 （VDD-VEE）
• ±10A 驱动强度和分离输出
• 最小 CMTI 为 150V/ns
• 270ns 响应时间快速过流保护
• 外部有源 Miller clamp
• 发生故障时 900mA 软关断
• 隔离侧的 ASC 输入可在系统故障期间打开电源开关
• 过流警报 FLT 并从 RST/EN 复位
• RST/EN 上的快速启用/禁用响应
• 抑制输入引脚上的 <40ns 噪声瞬态和脉冲
• 12V VDD UVLO，RDY 上电源正常
• 输入/输出具有高达 5 V 的过冲/下冲瞬态电压抗扰度
• 130ns（最大值）传播延迟和 30ns（最大值）脉冲/部件偏移
• SOIC-16 DW 封装，爬电距离和间隙距离> 8 mm
• 工作结温 –40°C 至 150°C

参数

方框图

1. 产品概述

UCC8-Q是一款适用于SiC MOSFET和IGBT的增强型隔离单通道门驱动器，专为汽车应用设计，具有高级保护功能和高达5.7kV RMS的隔离电压。该驱动器符合AEC-Q0标准，适用于电动汽车牵引逆变器、车载充电器、DC-DC转换器等高功率应用。

2. 主要特性

• ‌高隔离电压‌：.kV RMS隔离电压，支持1.5kV RMS工作电压和.kV PK浪涌免疫。
• ‌高级保护功能‌：包括快速过流保护、短路检测、软关断、活动米勒钳位等。
• ‌高驱动能力‌：±A峰值源和沉电流，适合高功率应用。
• ‌低延迟和高CMTI‌：ns最大传播延迟，0ns最大脉冲/部分偏斜，V/ns最小共模瞬态免疫（CMTI）。
• ‌宽工作温度范围‌：-0°C至0°C的结温范围。
• ‌功能安全‌：提供文档支持功能安全系统设计。

3. 应用领域

• 电动汽车（EV）牵引逆变器
• 车载充电器和充电桩
• 混合动力汽车/电动汽车（HEV/EV）DC-DC转换器

4. 功能描述

4.1 隔离技术

采用SiO2电容隔离技术，实现低压DSP/MCU与高压侧之间的可靠隔离。

4.2 保护功能

• ‌过流保护‌：快速检测过流和短路条件，并触发软关断以防止损坏。
• ‌短路检测‌：支持SenseFET、DESAT和分流电阻器感应。
• ‌ 欠压锁定（UVLO） ‌：输入侧（VCC）和输出侧（VDD、VEE）均具备UVLO保护。
• ‌活动米勒钳位‌：防止快速切换时的虚假导通。
• ‌软关断‌：过流或短路故障时触发，限制短路能量并减少开关过电压。

4.3 驱动能力

• ‌高峰值电流‌：±A的峰值源和沉电流，可直接驱动SiC MOSFET和IGBT模块。
• ‌低阻抗输出‌：采用混合上拉结构，提供低阻抗路径以快速充放电功率半导体输入电容。

4.4 故障报告与复位

• ‌故障报警‌：通过FLT引脚报告过流或短路故障。
• ‌复位功能‌：通过RST/EN引脚复位故障状态，并支持自动复位功能。

5. 典型应用

文档提供了UCC8-Q在半桥配置中驱动IGBT模块的典型应用电路图，并详细讨论了设计要求、设计步骤、应用曲线和布局指南。

6. 电源推荐

• 推荐VCC电源电压范围为V至5.5V。
• 输出侧VDD和VEE电源电压范围分别为V至V和-6V至V。
• 建议在VCC、VDD和VEE引脚附近放置低ESR旁路电容器以支持高峰值电流并减少噪声。

7. 布局指南

• 驱动器应尽可能靠近功率半导体放置，以最小化栅极驱动回路的寄生电感。
• 隔离屏障下方不允许有PCB迹线或铜层，以避免噪声耦合。
• 输入侧和输出侧应使用地平面进行屏蔽，以减少噪声干扰。