UCC23514 5kVrms 4A/5A，单通道光学兼容隔离栅极驱动器，带有钳位和分割输出选项数据手册

UCC23514 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 的拉电流和 5.3A 的灌电流峰值输出电流和 5.0kVRMS增强的隔离等级。33V 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。UCC23514 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。
*附件：ucc23514.pdf

严格的过程控制会导致较小的零件间偏差。输入级是模拟二极管 （e-diode），与传统 LED 相比，这意味着长期可靠性和出色的老化特性。它采用 8 引脚表面贴装 7.5 mm x 5.85 mm（典型值）SOIC 封装，爬电距离和间隙≥ 8.5 mm，以及 I 组材料中的模塑料，其相对起痕指数 （CTI） > 600 V。UCC23514 的高性能和可靠性使其成为所有类型的电机驱动器的理想选择。 太阳能逆变器、工业电源和电器。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。

UCC23514V 选项在单个端子上提供栅极驱动输出。对于需要分离栅极驱动输出的应用，UCC23514S版本提供两个独立的输出引脚 OUTH 和 OUTL。UCC23514E 版本适合需要以独立 COM 引脚为基准的 UVLO 的应用，这有利于双极栅极驱动电源应用。UCC23514M 选项将晶体管的栅极连接到内部夹具，以防止米勒电流引起的错误导通。

特性

• 5.0kV 电压RMS具有光兼容输入的单通道隔离式栅极驱动器
• 用于光隔离栅极驱动器的引脚对引脚、直接升级
• 4.5A 拉电流、5.3A 灌电流、峰值输出电流
• 12V 至 33V 输出驱动器电源电压
• 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
• 输入级具有 13V 反极性电压处理能力
• 具有 8.5 mm 爬电距离的 DWV 封装
• 工作结温，T J ： –40°C 至 +150°C
• 安全相关认证（计划）：
  • 7000 伏PK符合 DIN V VDE V0884-11：2017-01 的增强隔离
  • 5.0kV 电压RMS隔离 1 分钟，符合 UL 1577 标准
  • 符合 GB4943.1-2011 的 CQC 认证

参数

一、产品概述

UCC4是一款单通道隔离栅极驱动器，专为IGBT、MOSFET和SiC MOSFET设计。它采用光耦兼容输入级，具有高共模瞬态免疫（CMTI）、低传播延迟和小脉冲宽度失真等特点。UCC4提供多种封装选项，满足不同应用需求，适用于电机驱动、太阳能逆变器、工业电源和家用电器等领域。

二、主要特性

• ‌高CMTI‌：>0kV/μs的共模瞬态免疫，增强系统可靠性。
• ‌低传播延迟‌：最大5ns的传播延迟，提高系统响应速度。
• ‌小脉冲宽度失真‌：最大5ns的脉冲宽度失真，确保信号完整性。
• ‌宽输入电压范围‌：支持.V至V的输入电压范围，适应不同供电环境。
• ‌高反向极性电压处理能力‌：输入级具有V的反向极性电压处理能力。
• ‌长寿命隔离屏障‌：隔离屏障寿命超过年，确保长期稳定性。

三、应用领域

• 电机驱动
• 太阳能逆变器
• 工业电源
• 家用电器

四、功能描述

1. 电源供应

• 输入级采用光耦兼容的e-diode，无需输入电源。
• 输出级支持V至V的供电电压范围，适用于双极性和单极性供电配置。

2. 输入级

• e-diode输入级，相比传统LED具有更高的可靠性和更小的温度漂移。
• 输入级与驱动级通过双系列HV SiO电容实现电气隔离，提供增强的隔离性能。

3. 输出级

• 输出级采用PMOS和NMOS并联的拉上结构，提供高达.A的峰值源电流和5.3A的峰值沉电流。
• 支持分裂输出（UCCS）和单端输出（UCCV）选项，满足不同应用需求。

4. 保护功能

• 欠压锁定（UVLO）保护，防止低电压条件下的误动作。
• 有源下拉功能，在无供电时将栅极拉至低电平，防止假开启。
• 短路钳位功能，在短路条件下将输出钳位至安全电压，保护功率器件。

5. 监测与报告

• 通过隔离的模拟传感和PWM输出功能，实现温度或电压监测。
• 提供故障报告引脚，便于系统监控和故障处理。

五、典型应用

文档提供了UCC4在驱动IGBT时的典型应用电路图，并详细说明了设计要求和步骤，包括输入电阻选择、栅极电阻计算、功率损耗估算和结温估算等。

六、电源推荐

• 推荐输出供电电压范围为V至V，具体取决于被驱动功率器件的栅极电压需求。
• 强调在供电引脚上添加旁路电容的重要性，以稳定供电电压并滤除高频噪声。

七、布局指南

• 提供了详细的PCB布局指南，包括组件放置、接地考虑、高压考虑和热考虑等方面。
• 强调隔离性能和热性能对布局的重要性，建议将驱动器放置在靠近功率器件的位置，以减少寄生电感。