ADuM4137具有故障检测功能的高电压隔离式IGBT栅极驱动器技术手册

概述
ADuM4137^1^ADuM4138 是一款已专门针对绝缘栅极双极晶体管 (IGBT) 驱动进行优化的单通道栅极驱动器。ADI 公司的 iCoupler*^®^* 技术在输入信号和输出栅极驱动器之间实现隔离。

ADI 公司的芯片级变压器还可在芯片的高电压域和低电压域之间实现隔离式控制信息通信。可以从专门的故障输出中回读有关芯片状态的信息。ADuM4137 可为过流事件、远程温度过热事件、欠压锁定 (UVLO) 和热关断 (TSD) 提供隔离式故障报告
数据表：*附件：ADuM4137具有故障检测功能的高电压隔离式IGBT栅极驱动器技术手册.pdf

ADuM4137 中集成了过流检测功能，可在发生过流事件的情况下保护 IGBT。在发生故障的情况下，分裂式发射器过流检测可与高速两级关闭功能相结合。

ADuM4137 为外部金属氧化物半导体场效应晶体管 (MOSFET) 提供一个米勒箝位控制信号，可在使用单轨电源的情况下在栅极电压降至低于 2.0 V（典型值）和高于 GND2 时实现可靠的 IGBT 关闭。可以在进行或不进行米勒箝位操作的情况下使用单极次级电源工作。

如果开启后栅极电压未在允许的时间内 (t DVL ) 上升到内部阈值 (V DVL ) 以上，低栅极电压检测电路可触发故障。此电路可检测导致栅极短路或弱驱动的 IGBT 套件故障。

对于公共 IGBT 两级台阶电压电平，次级下降 UVLO 设置为 11.24 V（典型值）。

ADuM4137 提供现场温度编程功能。可以使用两个温度传感器引脚，通过套件初级端的串行端口接口 (SPI) 总线，对 IGBT 的系统温度、感应二极管增益和偏移进行隔离式监控。值存储在次级端的 EEPROM 上。此外，可以对特定的电压偏移、温度感应报告频率和重要延迟进行编程。

如果不存在故障，可以通过 ADuM4137 次级端的 ASC 引脚从次级端开启该驱动器。

应用

• MOSFET/IGBT 栅极驱动器
• 光伏 (PV) 逆变器
• 电机驱动器
• 电源

特性

• 6 A 峰值驱动器输出功能
• 内部关闭 NFET，导通电阻：<0.95 Ω
• 内部打开 PFET，导通电阻：<1.18 Ω
• 分裂式发射器过流保护
• 具有栅极感应输入的米勒箝位输出
• 隔离式故障输出
• 隔离式温度传感器回读
• 传播延迟
  • 上升：105 ns（典型值）
  • 下降：107 ns（典型值）
• 最小脉冲宽度：70 ns
• 工作结温范围（−40°C 至 +150°C）
• VDD1 和 VDD2 UVLO
• ASC 输入
• 8.3 mm 爬电距离
• 安全和监管审批
  • 5 kV rms 持续 1 分钟，符合 UL 1577 标准
  • CSA 元件验收通知 5A
  • DIN V VDE V 0884-10 (VDE V 0884-10):2006-12
• VIORM = 849 V PEAK （增强/基本）
• AEC-Q100 适用于汽车应用

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要以源极或发射极节点为参考。栅极驱动器必须能够跟随这个源极或发射极节点。因此，在诸如半桥等拓扑结构中，当源极或发射极节点发生摆动时，栅极驱动器的控制信号和输出之间存在关联。栅极驱动器的开关次数是器件开关次数的两倍。在CMOS输出之前的缓冲级可减少总延迟，并增加驱动器的最终驱动强度。

ADuM4137通过使用高频载波信号跨越iCoupler芯片级变压器线圈，实现控制侧与栅极驱动器输出侧之间的隔离，这些变压器线圈由聚酰亚胺隔离层分隔开。ADuM4137采用正逻辑开/关键控（OOK）编码，即通过iCoupler芯片级变压器线圈存在载波频率来传输高电平信号。正逻辑编码确保当输入侧未通电时，输出侧为低电平，低电平是增强型功率器件中最常见的安全状态，并且在出现短路情况时能够驱动。ADuM4137的架构设计用于实现高共模瞬态抗扰度，以及高度的电气隔离和磁隔离。通过扩频OOK载波和差分线圈布局，可将辐射发射降至最低。图11展示了ADuM4137使用的OOK编码方式。