UCC21755-Q1 具有主动保护和隔离感应功能的汽车类 ±10A 隔离式单通道栅极驱动器数据手册

UCC21755-Q1 是一款电流隔离式单通道栅极驱动器，专为高达 2121V 直流工作电压的 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。UCC21755-Q1 具有高达 ±10A 的峰值拉电流和吸收电流。

输入侧采用 SiO2 电容隔离技术与输出侧隔离，支持高达 1.5kVRMS 的工作电压、12.8kVPK 浪涌抗扰度和超过 40 年的隔离栅寿命，并提供低器件间偏移和 >150V/ns 共模噪声抗扰度 （CMTI）。
*附件：ucc21755-q1.pdf

UCC21755-Q1 包括最先进的保护功能，例如快速过流和短路检测、故障报告、有源米勒钳位以及输入和输出侧电源 UVLO，以优化 SiC 和 IGBT 开关行为和稳健性。隔离式模数转 PWM 传感器可用于更轻松地进行温度或电压传感，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

• 5.7kVRMS 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
• 功能安全 质量管理
  • 提供有助于功能安全系统设计的文档
• 高达 2121Vpk 的 SiC MOSFET 和 IGBT
• 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
• 200ns 响应时间快速 DESAT 保护，5V 阈值
• 4A 内部有源米勒箝位
• 发生故障时 400mA 软关断
• 带 PWM 输出的隔离模拟传感器，用于
  • 使用 NTC、PTC 或热敏二极管进行温度传感
  • 高压直流母线或相电压
• 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 5V 的过冲或下冲瞬态电压抗扰度
• 130ns（最大）传播延迟和 30ns（最大）脉冲/部件偏移
• SOIC-16 DW 封装，爬电距离和间隙距离> 8mm
• 工作结温 –40°C 至 150°C

参数

方框图

一、产品概述

UCC5-Q 是一款具有高级保护功能的隔离型单通道栅极驱动器，专为 SiC MOSFETs 和 IGBTs 设计，支持高达 1V DC 的工作电压。该驱动器具备出色的动态性能和鲁棒性，适用于 HEV/EV 牵引逆变器、电机驱动、车载和非车载电池充电器、太阳能逆变器等应用。

二、主要特性

• ‌隔离型设计‌：输入侧与输出侧通过 SiO2 隔离，增强系统设计的灵活性和可靠性。
• ‌高电流驱动能力‌：提供高达 ±0A 的峰值源和沉电流。
• ‌宽电压范围‌：输入电压 VCC 可从 V 至 .V，输出电压 VDD 可从 3V 至 V。
• ‌高级保护功能‌：包括去饱和（DESAT）保护、软关断、欠压锁定（UVLO）、短路夹持等。
• ‌增强型隔离‌：支持高达 1.5kV RMS 的工作电压和 .kV PK 的浪涌免疫能力。
• ‌隔离型模拟至 PWM 信号功能‌：允许隔离的温度感应、直流母线电压感应等。

三、应用领域

• HEV/EV 牵引逆变器
• 电机驱动
• 车载和非车载电池充电器
• 太阳能逆变器
• 工业电源供应

四、功能描述

1. 电源供应

• ‌输入电源 VCC‌：支持 3V 至 5.5V 的宽电压范围，具有 UVLO 保护功能。
• ‌输出电源 VDD 和 VEE‌：支持 V 至 3V 的宽电压范围，提供稳定的栅极驱动电压。

2. 驱动能力

• ‌高电流驱动‌：具备 ±0A 的峰值源和沉电流，可直接驱动 SiC MOSFET 和 IGBT 模块。
• ‌低电阻输出‌：采用混合上拉结构，提供低电阻路径，减少开关损失。

3. 保护功能

• ‌DESAT 保护‌：快速检测过电流和短路故障，实施软关断，防止器件损坏。
• ‌UVLO 保护‌：在输入或输出电源欠压时，自动将输出拉低，保护系统免受损害。
• ‌短路夹持‌：在短路条件下，将输出电压夹持在略高于 VDD 的水平，防止栅极过压击穿。

4. 隔离型模拟至 PWM 信号功能

• ‌AIN 至 APWM‌：允许隔离的温度感应、直流母线电压感应等，输出 PWM 信号可直接连接至 DSP/MCU 或通过低通滤波器作为模拟信号使用。

五、典型应用

文档提供了 UCC-Q1 在半桥电路中的典型应用，包括设计要求和详细设计步骤，如输入滤波器设计、PWM 互锁、FLT/RDY/RST/EN 引脚电路、过电流和短路保护、隔离型模拟信号感应等。

六、电源推荐

• ‌旁路电容‌：建议在 VCC、VDD 和 VEE 引脚附近放置适当的旁路电容，以稳定电源供应并减小噪声。
• ‌去耦合电容‌：在电源引脚附近放置去耦合电容，以滤除高频噪声。

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，以减小寄生电感。
• ‌电源去耦合‌：确保电源去耦合电容尽可能靠近驱动器引脚。
• ‌接地处理‌：使用星型接地方式，将驱动器的 GND 与其他电路节点（如功率 MOSFET 的源极和 PWM 控制器的地）单点连接。
• ‌热管理‌：考虑 PCB 布局以优化热传导，确保驱动器在允许的工作温度范围内运行。