UCC5871-Q1 具有高级保护功能的汽车类 30A 隔离式 5.7kV VRMS IGBT/SiC MOSFET 栅极驱动器数据手册

UCC5871-Q1 器件是一款隔离式、高度可配置的单通道栅极驱动器，旨在驱动 EV/HEV 应用中的高功率 SiC MOSFET 和 IGBT。功率晶体管保护，例如基于分流电阻器的过流、基于 NTC 的过热和 DESAT 检测，包括在这些故障期间可选的软关断或两级关断。为了进一步减小应用尺寸，UCC5871-Q1 在开关期间集成了一个 4A 有源米勒箝位，在驱动器未通电时集成了一个有源栅极下拉。集成的 10 位 ADC 可监控多达 6 个模拟输入和栅极驱动器温度，以增强系统管理。集成了诊断和检测功能，以简化系统设计。这些功能的参数和阈值可通过 SPI 接口进行配置，这使得该器件几乎可以与任何 SiC MOSFET 或 IGBT 一起使用。
*附件：ucc5871-q1.pdf

特性

• 分离式输出驱动器提供 30A 峰值拉电流和 30A 峰值灌电流
• 具有 150ns（最大）传播延迟和可编程最小脉冲抑制的互锁和击穿保护
• 初级侧和次级侧有源短路 （ASC） 支持
• 可配置的功率晶体管保护
  • 基于 DESAT 的短路保护
  • 基于分流电阻器的过流和短路保护
  • 基于 NTC 的过热保护
  • 功率晶体管故障期间的可编程软关断 （STO） 和两级关断 （2LTOFF）
• 符合功能安全标准
  • 专为功能安全应用而开发
  • 提供文档，以帮助 ISO 26262 系统设计达到 ASIL D
• 集成诊断：
  • 用于保护比较器的内置自检 （BIST）
  • IN+ 到晶体管栅极路径完整性
  • 功率晶体管阈值监控
  • 内部时钟监控
  • 故障警报 （nFLT1） 和警告 （nFLT2） 输出
• 集成 4A 有源米勒钳位或用于米勒钳位晶体管的可选外部驱动器
• 先进的高压箝位控制
• 内部和外部电源欠压和过压保护
• 有源输出下拉和默认低电平输出，具有低电源或浮动输入
• 驱动器芯片温度感应和过热保护
• V 时最小共模瞬态抗扰度 （CMTI） 为 100kV/μs 厘米 = 1000 伏
• 基于 SPI 的器件重配置、验证、监控和诊断
• 集成 10 位 ADC，用于功率晶体管温度、电压和电流监控

参数

方框图

一、产品概述

UCC-Q是一款专为汽车电子应用设计的A隔离IGBT/SiC MOSFET门驱动器，集成了高级保护特性和高度可配置功能，适用于混合动力汽车（HEV）和电动汽车（EV）的牵引逆变器及功率模块。

二、主要特性

• ‌高电流驱动能力‌：提供A峰值源和A峰值沉电流。
• ‌互锁与直通保护‌：具有ns（最大）传播延迟和可编程最小脉冲抑制。
• ‌高级保护功能‌：包括DESAT基短路保护、NTC基过温保护、可编程软关断（STO）和两级关断（LTOFF）。
• ‌功能安全合规‌：符合功能安全应用要求，文档支持ISO 系统设计。
• ‌集成诊断功能‌：内置自检（BIST）、内部时钟监控、故障报警（nFLT）和警告（nFLT）输出。
• ‌ 高共模瞬态抑制能力（CMTI） ‌：最小kV/µs。
• ‌可配置性‌：通过SPI接口实现参数和阈值配置，支持广泛的SiC MOSFET和IGBT。
• ‌集成ADC‌：位ADC用于监控功率晶体管温度、电压和电流。

三、应用领域

• HEV和EV牵引逆变器
• HEV和EV功率模块

四、功能描述

. 驱动与保护

• ‌分裂输出驱动‌：提供高电流源和沉能力，支持SiC MOSFET和IGBT的高效切换。
• ‌互锁与直通保护‌：防止上下桥臂同时导通，避免短路。
• ‌高级保护‌：包括短路、过流、过温和DESAT检测，支持快速响应和软关断。

. 配置与诊断

• ‌SPI接口‌：支持设备重配置、验证、监控和诊断。
• ‌集成ADC‌：实现多通道模拟输入监控，增强系统管理能力。
• ‌诊断功能‌：通过BIST、时钟监控和故障输出，提供全面的系统健康监控。

. 隔离与传感

• ‌高隔离电压‌：支持高电压应用中的可靠隔离。
• ‌隔离模拟传感‌：支持隔离的模拟信号输入，用于温度或电压感测。

五、典型应用

文档提供了UCC-Q在半桥电路中的典型应用电路，包括布局指南、设计要求和详细设计步骤，如电源设计、输入滤波、SPI接口配置、模拟信号监控等。

六、电源推荐

• ‌ 初级侧电源（VCC） ‌：推荐V至.V。
• ‌ 次级侧电源（VCC） ‌：推荐V至V。
• ‌ 次级侧负电源（VEE） ‌：推荐-V至V。
• ‌电源旁路‌：建议在电源引脚附近放置低ESR/ESL的旁路电容，以稳定电源电压。

七、布局指南

• ‌最小化寄生电感‌：驱动器应尽可能靠近被驱动的功率器件。
• ‌电源旁路‌：电源旁路电容应尽可能靠近电源引脚放置。
• ‌信号完整性‌：保持输入信号的完整性，避免长距离传输和干扰。
• ‌热管理‌：考虑PCB布局以优化热传导，减小热阻。