ISO5451-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

ISO5451-Q1 的电压为 5.7kV 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。
*附件：iso5451-q1.pdf

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。

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。

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。如果任一侧电源不足，则 RDY 输出变为低电平，否则此输出为高电平。

ISO5451-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 50kV/μs （最小值）和 100kV/μs 典型共模瞬态抗扰度 （CMTI） 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 10000VPK
• 安全相关认证：
  • 8000 伏PKV物联网和 1420-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
  • 所有认证均按照 UL、VDE、CQC、TUV 完成，并计划通过 CSA 认证

参数

方框图

概述

ISO-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。它专为需要高可靠性和安全性的汽车和工业应用设计，具备多种主动保护功能和增强的电气隔离性能。

主要特性

• ‌高CMTI‌：提供kV/μs的最小和kV/μs的典型CMTI，确保在恶劣电磁环境下的稳定性能。
• ‌强化隔离‌：具有.kV RMS的隔离电压，符合多种安全标准，包括UL、VDE、CSA和TUV认证。
• ‌灵活的供电范围‌：输入侧支持-V至.-V的单电源供电，输出侧支持-V至-V的电源范围。
• ‌双路电流能力‌：提供.-A的源电流和-A的灌电流，满足各种驱动需求。
• ‌多种保护功能‌：包括欠压锁定（UVLO）、故障报警（FLT）、复位（RST）和短路保护等。

功能描述

栅极驱动

• ‌高速响应‌：短传播延迟（ns典型值），确保对IGBT或MOSFET的快速控制。
• ‌高电流输出‌：支持高达.-A的源电流和-A的灌电流，适用于驱动大容性负载。

保护机制

• ‌UVLO‌：输入和输出侧的UVLO功能可防止在供电不足时误操作。
• ‌FLT和RST‌：在检测到故障时，FLT引脚输出低电平信号，并通过RST引脚实现故障复位。
• ‌短路保护‌：内置的短路检测电路可在检测到短路时快速关断输出，保护IGBT或MOSFET不受损坏。

其他功能

• ‌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。
• ‌输出下拉‌：在无输出供电时，确保栅极输出被下拉至低电平，保持IGBT或MOSFET的安全关断状态。

应用领域

ISO-Q适用于需要高隔离电压、高可靠性和多种保护功能的栅极驱动应用，包括但不限于：

• 汽车应用：如电动汽车（EV）和混合动力汽车（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：在太阳能发电系统中，用于驱动IGBT或MOSFET以控制电能转换。
• 感应加热：在感应加热设备中，用于驱动功率半导体器件以实现高效的电能到热能的转换。

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。
• ‌布局考虑‌：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。
• ‌故障处理‌：根据应用需求配置FLT和RST引脚，实现局部或全局的故障处理和复位功能。