UCC23313-Q1 具有 8V/12V UVLO 的汽车级 3.75kVrms、4A/5A 单通道光兼容隔离式栅极驱动器数据手册

UCC23313-Q1 是一款适用于 IGBT、MOSFET 和 SiC MOSFET 的光兼容单通道隔离式栅极驱动器，具有 4.5A 拉电流和 5.3A 灌电流峰值输出电流以及 3.75kV 电压RMS基本隔离等级。33 V 的高电源电压范围允许使用双极电源来有效驱动 IGBT 和 SiC 功率 FET。UCC23313-Q1 可以驱动低侧和高侧功率 FET。与基于标准光耦合器的栅极驱动器相比，主要特性和特性带来了显著的性能和可靠性提升，同时在原理图和布局设计中保持了引脚对引脚的兼容性。性能亮点包括高共模瞬态抗扰度 （CMTI）、低传播延迟和小脉宽失真。严格的过程控制会导致较小的零件间偏差。输入级是仿真二极管 （e-diode），与光耦合器栅极驱动器中的传统 LED 相比，这意味着具有长期可靠性和出色的老化特性。它采用具有 8.5 mm 爬电距离和间隙的拉伸 SO6 封装>以及材料组 I 的模塑料，其相对起痕指数 （CTI） > 600 V。UCC23313-Q1 的高性能和可靠性使其非常适合用于汽车电机驱动器，例如牵引逆变器、车载充电器、直流充电站、 以及汽车 HVAC 和加热系统。更高的工作温度为传统光耦合器以前无法支持的应用提供了机会。
*附件：ucc23313-q1.pdf

特性

• 符合 AEC-Q100 标准，适用于汽车应用
• 3.75 千伏RMS具有光兼容输入的单通道隔离式栅极驱动器
• 引脚对引脚、直接升级，适用于光电隔离栅极驱动器
• 4.5A 拉电流、5.3A 灌电流、峰值输出电流
• 最大 33V 输出驱动器电源电压
• 8V （B） 或 12V VCC UVLO 选项
• 轨到轨输出
• 105ns（最大值）传播延迟
• 25ns（最大值）器件间延迟匹配
• 35ns（最大值）脉宽失真
• 150kV/μs（最小值）共模瞬态抗扰度 （CMTI）
• 隔离栅寿命 > 50 年
• 输入级上的 13V 反极性电压处理能力，支持互锁
• 具有 > 8.5mm 爬电距离和间隙的加长 SO-6 封装
• 工作结温，T J ： –40°C 至 +150°C
• 功能安全
  • 提供有助于功能安全系统设计的文档
• 安全相关认证：
  • 6000 伏PK符合 DIN V VDE V0884-11：2017-01 的基本隔离（正在进行中）
  • 3.75 千伏RMS隔离 1 分钟，符合 UL 1577 标准

参数

一、产品概述

UCC3-Q是一款高性能的隔离栅极驱动器，专为驱动IGBTs、MOSFETs和SiC FETs等功率半导体器件设计。该驱动器具备高共模瞬态免疫（CMTI）、低传播延迟和小脉冲宽度失真等特性，同时保持与标准光耦隔离栅极驱动器的引脚兼容性。

二、主要特性

• ‌高CMTI‌：高达0kV/μs的共模瞬态免疫能力，有效抵抗噪声干扰。
• ‌低延迟‌：最大传播延迟为5ns，脉冲宽度失真仅为5ns，适用于高频开关应用。
• ‌高隔离电压‌：具有3.kV RMS的隔离电压和6kV PK的浪涌隔离电压。
• ‌宽电压范围‌：输出驱动电源电压支持0V至3V，适用于多种供电配置。
• ‌高可靠性‌：输入阶段采用模拟二极管（e-diode），提高长期可靠性和稳定性。
• ‌灵活配置‌：提供2V和V两种UVLO（欠压锁定）版本，满足不同应用需求。

三、应用领域

• ‌汽车电机驱动‌：如牵引逆变器、车载充电器等。
• ‌工业逆变器‌
• ‌开关模式电源‌

四、功能描述

1. 输入阶段

• 输入采用e-diode，无需光耦合器，减少光衰问题，提高长期可靠性。
• 动态阻抗小，温度系数低，确保输入电流的稳定性。

2. 输出阶段

• 提供4A的峰值输出电流，满足高功率开关需求。
• 输出结构采用P-channel和N-channel MOSFET并联，提供快速响应和低输出阻抗。

3. 保护功能

• UVLO保护：防止在电源电压不足时误操作。
• 短路保护：在短路条件下，通过内部二极管将输出引脚钳位至略高于VCC电压，保护功率器件。
• 反向极性保护：输入端支持高达V的反向电压，提高系统可靠性。

五、典型应用

文档提供了UCC3-Q在驱动IGBT的典型应用电路图，并详细说明了设计要求和步骤，包括输入电阻选择、输出电阻计算、功率损耗估算和结温估算等。

六、电源推荐

• 为VCC引脚添加低ESR的陶瓷旁路电容，以滤除高频噪声。
• 在远距离供电情况下，建议使用隔离电源生成方案。

七、布局指南

• 栅极驱动器应尽量靠近功率开关，以减少寄生电感。
• 合理设计接地路径，避免高电流回路与信号线交叉。
• 考虑热管理，利用PCB上的大面积铜层进行散热。