ADuM4177具有摆率控制和BIST功能的40 A拉电流和30 A灌电流SiC隔离式栅极驱动器技术手册

概述
ADuM4177是一款高性能隔离式栅极驱动器，采用ADI公司的iCoupler ^®^ 技术，提供5.7 kV RMS隔离。ADuM4177采用28引脚宽体SOIC封装，提供8.3 mm爬电距离。此器件适用于需要在器件使用寿命内隔离1060 V RMS和1500 V DC工作电压的应用。这些隔离式栅极驱动器组合使用高速CMOS和单芯片变压器技术，提供出色的性能，适合驱动要求严苛的高性能碳化硅(SiC)开关。串行外设接口(SPI)通信支持用户可编程工作模式和故障回读。此外还具有BIST功能，使ADuM4177适用于ASIL D系统。
数据表：*附件：ADuM4177具有摆率控制和BIST功能的40 A拉电流和30 A灌电流SiC隔离式栅极驱动器技术手册.pdf

ADuM4177的输入电压范围为4.4 V至7 V。如果VDD2和VSS2在15 V至23 V范围内，输出电压可驱动双极栅极驱动器，该驱动器的正极电压为12 V至23 V，负电压轨电压为−5 V至−3.25 V。可通过与栅极驱动器进行SPI通信来获取多个可编程的欠压保护(UVLO)电平。与采用高压电平转换方法的栅极驱动器相比，ADuM4177的输入与输出之间具有真电气隔离优势。

ADuM4177包括许多出众的保护功能，例如漏极监测去饱和检测、主动短路(ASC)操作、外部温度检测以及过压保护(OVP)和欠压保护(UVP)。

提供可调的摆率控制，在系统操作点可以接受时，提供更快的边沿跃迁和更高的效率。外部米勒箝位可以实现更强下拉效果，防止米勒注入在受诱导时意外开启。ADuM4177支持-40⁰C至+150⁰C的宽结温范围。

因此，ADuM4177可以在很宽的切换电压范围内，可靠地控制SiC开关配置的开关特性。

应用

• SiC、MOSFET、IGBT栅极驱动器
• 电动汽车(EV)和混合动力电动汽车(HEV)牵引逆变器
• 开关电源
• SiC栅极驱动器
• 工业逆变器
• 功率因数校正

特性

• 40 A拉电流、30 A灌电流峰值短路（典型）驱动输出
• 典型应用中的20 A峰值驱动电流（典型值）
• 输出功率器件电阻：每通道0.38 Ω（典型值）
• 1500 V峰值和直流工作电压(DIN EN IEC 60747-17)
• 通过SPI接口实施摆率控制
• 低传输延迟：108 ns（典型值）
• 脉冲宽度：60 ns（最小值）
• 双极和单极次级侧供电功能
  • V DD1 ：4.4 V至7 V
  • VDD2至V SS2 ：15 V至23 V
  • VDD2至GND 2 ：12 V至23 V
  • VSS2至GND 2 ：−5 V至−3.25 V（双极供电模式）
  • VSS2至GND 2 ：0V（单极供电模式）
• 保护特性：
• DESAT–SiC漏极检测，7 V（典型值）阈值
  • 可编程内部DESAT消隐时间
• ASC引脚，次级侧驱动器开启控制
• 外部米勒箝位
• 软关断，1 μs，可通过外部电阻调节
• VDD2至VSS2 OVP和可编程VDD2至VSS2 UVP
• VSS2至GND2 OVP和UVP
• 通过故障报告引脚判断隔离故障
• SiC开关隔离式温度检测
  • 1 kHz PWM和SPI寄存器读取
  • 温度检测二极管堆栈
  • 与使用外部电阻网络的NTC兼容
• 内置自测(BIST)
• SPI
• 非易失性EEPROM寄存器，用于实现可配置性
• 故障报告信息
• 工作结温范围：−40℃至+150℃
• 采用28引脚SOIC_W_FP封装
• 通过AEC-Q100汽车应用认证

功能框图

引脚配置描述

典型性能特征

工作原理

在需要开关器件栅极具备快速上升沿的情况下，就需要用到栅极驱动器。增强型功率器件的栅极信号是以源极或发射极节点为参考的。栅极驱动器必须跟随这个源极或发射极节点。因此，在源极或发射极节点摆动的拓扑结构中，控制信号与栅极驱动器输出之间的隔离是必要的，例如在半桥中。栅极开关时间是栅极驱动器驱动强度的函数。输出端的缓冲级（如互补金属氧化物半导体（CMOS）缓冲器）可减少总延迟时间，并增加驱动器最终输出的强度。

ADuM4177通过使用高频载波跨越隔离栅，实现控制侧与输出侧之间的隔离。数据通过iCoupler芯片级变压器线圈进行传输，这些线圈由聚酰亚胺绝缘层隔开。ADuM4177采用正逻辑开关键控（OOK）编码，其中高电平信号通过载波频率在iCoupler芯片级变压器线圈上的存在来传输。正逻辑编码确保在输入关闭时输出为高电平。低电平状态是增强型功率器件最常见的安全状态。该架构可在短路条件下驱动器件。ADuM4177的设计具备高共模瞬态抗扰度、高抗电气噪声能力以及高抗磁干扰能力。通过扩频OOK载波和差分线圈，可将辐射发射降至最低。图22展示了ADuM4177使用的OOK编码。