ISO5851-Q1 具有主动保护功能的汽车级 5.7kVrms、2.5A/5A 单通道隔离栅极驱动器数据手册

ISO5851-Q1 的电压为 5.7 kV RMS ，用于 IGBT 和 MOSFET 的增强型隔离式栅极驱动器，具有 2.5A 拉电流和 5A 灌电流。输入侧采用 3V 至 5.5V 单电源供电。输出侧允许的电源范围从最小 15 V 到最大 30 V。两个互补 CMOS 输入控制栅极驱动器的输出状态。76 ns 的短传播时间确保了对输出级的精确控制。

内部去饱和 （DESAT） 故障检测可识别 IGBT 何时处于过载状态。检测到 DESAT 时，栅极驱动器输出被驱动至 VEE2 系列电位，立即关闭 IGBT。
*附件：iso5851-q1.pdf

当去饱和有效时，故障信号通过隔离栅发送，将输入侧的 FLT 输出拉低并阻止隔离器输入。FLT 输出条件是锁存的，可以通过 RST 输入端的低有效脉冲进行复位。

当 IGBT 在双极输出电源正常工作期间关闭时，输出硬钳位至 V EE2 系列 .如果输出电源为单极性，则可以使用有源米勒箝位，允许米勒电流通过低阻抗路径吸收，从而防止 IGBT 在高压瞬态条件下动态导通。

当去饱和有效时，故障信号通过隔离栅发送，将输入侧的 FLT 输出拉低并阻断隔离器输入。FLT 输出条件是锁存的，可以通过 RST 输入端的低有效脉冲进行复位。

当 IGBT 在双极输出电源正常工作期间关闭时，输出硬钳位至 V EE2 系列 .如果输出电源为单极性，则可以使用有源米勒箝位，允许米勒电流通过低阻抗路径吸收，从而防止 IGBT 在高压瞬态条件下动态导通。

栅极驱动器的运行准备情况由两个欠压锁定电路控制，用于监控输入侧和输出侧电源。如果任一侧的电源不足，RDY 输出变为低电平;否则，此输出为高。

ISO5851-Q1 采用 16 引脚 SOIC 封装。器件的额定工作环境温度范围为 –40°C 至 +125°C 环境温度。

特性

• 适用于汽车应用
• 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
  • 设备 HBM 分类等级 3A
  • 器件 CDM 分类等级 C6
• V 时的最小共模瞬态抗扰度 （CMTI） 为 100kV/μs 厘米 = 1500 伏
• 2.5A 峰值拉电流和 5A 峰值灌电流
• 短传播延迟：76 ns（典型值）、
  110 ns（最大值）
• 2A 有源米勒箝位
• Output Short-Circuit Clamp
• 去饱和检测时的故障警报在 FLT 上发出信号，并通过 RST 复位
• 输入和输出欠压锁定 （UVLO），带就绪 （RDY） 引脚指示
• 有源输出下拉和默认低电平输出，具有低电源或浮动输入
• 3V 至 5.5V 输入电源电压
• 15V 至 30V 输出驱动器电源电压
• CMOS 兼容输入
• 抑制短于 20 ns 的输入脉冲和噪声瞬变
• 隔离浪涌耐受电压 12800-VPK
• 安全相关认证：
  • 8000 伏PKV物联网和 2121-VPKVIORM符合 DIN V VDE V 0884-10 （VDE V 0884-10）：2006-12 的增强隔离
  • 5700 伏RMS隔离 1 分钟，符合 UL 1577 标准
  • CSA 组件验收通知 5A、IEC 60950-1 和 IEC 60601-1 终端设备标准
  • 符合 EN 61010-1 和 EN 60950-1 的 TUV 认证
  • GB4943.1-2011 CQC 认证
  • 所有认证完成

参数

方框图

概述

ISO1-Q是一款由Texas Instruments（TI）生产的高共模瞬态免疫（CMTI）隔离IGBT和MOSFET栅极驱动器。该驱动器适用于汽车和工业应用中需要高隔离电压和快速响应能力的场景，如电动汽车（EV）、混合动力汽车（HEV）功率模块、工业电机控制驱动器、工业电源供应器以及太阳能逆变器等。

主要特性

• ‌高CMTI能力‌：最小CMTI达0kV/μs，确保在恶劣电磁环境中稳定工作。
• ‌强化隔离‌：提供.kV RMS的隔离电压，满足安全标准，适用于强化绝缘应用。
• ‌灵活供电‌：输入侧支持V至5.5V的单电源供电，输出侧支持5V至0V的电源范围。
• ‌短路保护‌：内置短路保护和软关断功能，有效防止器件损坏。
• ‌低传播延迟‌：典型传播延迟为6ns，最大0ns，提供快速响应能力。
• ‌多种保护功能‌：包括输入/输出欠压锁定（UVLO）、故障报警（FLT）、输出短路钳位等。

功能描述

输入与输出

• ‌输入接口‌：CMOS兼容输入，支持标准TTL电平信号。
• ‌输出接口‌：提供高电平输出（OUTH）和低电平输出（OUTL），分别用于驱动IGBT或MOSFET的栅极。
• ‌短路钳位‌：在短路条件下，输出自动钳位至安全电平，防止损坏。

保护机制

• ‌UVLO保护‌：输入和输出侧均具备UVLO功能，确保在供电不足时自动关断输出，保护电路。
• ‌故障报警‌：检测到故障时，FLT引脚输出低电平信号，并通过RDY引脚指示设备状态。
• ‌软关断‌：在短路或故障条件下，通过软关断程序安全地关闭输出，防止损坏。

其他功能

• ‌可编程死区时间‌：通过外部电阻设置死区时间，防止半桥或全桥电路中的上下桥臂直通。
• ‌活性米勒钳位‌：在单电源供电时，通过钳位输出防止因米勒效应导致的误触发。
• ‌低输出阻抗‌：提供低输出阻抗，确保快速响应和驱动能力。

应用领域

ISO1-Q适用于需要高隔离电压、快速响应能力和多种保护功能的栅极驱动应用，包括但不限于：

• ‌汽车应用‌：如EV和HEV的功率模块。
• ‌工业电机控制‌：如工业电机驱动器、工业电源供应器等。
• ‌太阳能逆变器‌：用于太阳能发电系统中的逆变器电路。
• ‌感应加热‌：在需要高频感应加热的应用中提供可靠的栅极驱动。

设计指南

• ‌电源去耦‌：在输入和输出电源引脚附近放置旁路电容，以减小电源噪声和干扰。
• ‌控制输入驱动‌：使用标准的CMOS推挽驱动电路来驱动IN+和IN-输入，以确保最大的CMTI性能。
• ‌故障处理‌：根据应用需求配置FLT和RST引脚，以实现局部或全局的故障处理和复位功能。
• ‌PCB布局‌：遵循推荐的PCB布局指南，确保信号完整性、热性能和电气隔离。