ADUM4135单电源/双电源高电压隔离IGBT栅极驱动器技术手册

概述
ADuM4135是一款单通道栅极驱动器，专门针对驱动绝缘栅双极晶体管(IGBT)进行了优化。ADI公司的iCoupler ^®^ 技术在输入信号与输出栅极驱动器之间实现隔离。

ADuM4135提供米勒箝位，可在栅极电压低于2 V（典型值）时实现稳健的IGBT单轨电源关断。使用或不使用米勒箝位电路，都可以采用单极或双极次级电源供电。

ADI公司芯片级变压器还提供芯片高压侧与低压侧之间的控制信息隔离通信。芯片状态信息可从专用输出读取。当器件副边出现故障时，可以在原边对复位操作进行控制。

去饱和检测电路集成在ADuM4135上，提供高压短路IGBT工作保护。去饱和保护包含降低噪声干扰的功能，比如在开关动作之后提供370 ns（典型值）的屏蔽时间，用来屏蔽初始导通时产生的电压尖峰。内部537 μA（典型值）电流源有助于降低整体器件数量，如需提高抗噪水平，内部消隐开关也支持使用外部电流源。

考虑到IGBT通用阈值电压，副边UVLO设置为11.67 V（典型值）。
数据表：*附件：ADUM4135单电源 双电源高电压隔离IGBT栅极驱动器技术手册.pdf

应用

• MOSFET/IGBT栅极驱动器
• 光伏逆变器
• 电机驱动器
• 电源
• 汽车电子

特性

• 13 A短路源电流（0 Ω栅极电阻）
• 14 A短路吸电流（0 Ω栅极电阻）
• 4.61 A峰值电流（2 Ω栅极电阻）
• 输出功率器件电阻：<1 Ω
• 去饱和保护
  • 隔离的去饱和故障报告
  • 故障时软关断
• 带栅极检测输入的米勒箝位输出
• 隔离故障和就绪功能
• 低传输延迟：55 ns（典型值）
• 最小脉冲宽度：50 ns
• 工作温度范围：−40°C至+125°C
• 输出电压范围至30 V
• 输入电压范围：2.5 V至6 V
• 输出和输入欠压保护(UVLO)
• 爬电距离：7.8 mm（最小值）
• 共模瞬变抗扰度(CMTI)：100 kV/μs
• 600 V rms或1092 V直流工作电压时寿命可达20年
• 安全和法规认证
  • 1分钟5 kV AC，符合UL 1577
  • CSA元件验收通知5A
  • DIN VDE V 0884-11:2017-01
  • V IORM = 849 V峰值（加强）
• 通过汽车应用认证

框图

引脚配置描述

典型性能特征

应用信息

印刷电路板（PCB）布局

ADuM4135 IGBT栅极驱动器的逻辑接口无需外部接口电路。需要在输入和输出电源引脚处进行电源去耦。使用小容量陶瓷电容，取值在0.01μF至0.1μF之间，可实现良好的高频去耦。在输出电源引脚（V_{DD2}）上，建议添加一个10μF的电容，为驱动ADuM4135输出的栅极电容充电提供电荷。在输出电源引脚上，去耦电容的布线上应避免使用过孔，且不要并联空的焊盘，以降低去耦电容的电感。较小电容两端的总走线长度以及输入或输出电源引脚的走线长度不得超过5mm 。

传播延迟相关参数

传播延迟是指逻辑信号在组件中传播所需的时间。低电平输出的传播延迟（t_{PLH}）是指从高电平输入逻辑阈值（V_{IH}，见图20）到输出上升10%阈值的时间延迟。ADuM4135规定**t_{PLH}**为高电平输入逻辑阈值（V_{IH}）到输出上升10%阈值的时间。同样，下降传播延迟（t_{PHL}）是指从输入低电平逻辑阈值（V_{IL}）到输出下降90%阈值的时间。上升和下降时间取决于负载条件，且与传播延迟无关，传播延迟是栅极驱动器的行业标准参数。

传播延迟偏差是指在相同温度、输入电压和负载条件下运行的多个ADuM4135组件之间，传播延迟的最大差异量。

保护特性

故障报告

ADuM4135可为IGBT运行期间可能出现的故障提供保护。主要故障情况是退饱和（即IGBT饱和被检测到）。若检测到饱和，ADuM4135会关闭栅极驱动，并将FAULT引脚置为低电平。输出保持禁用状态，直到RESET引脚置为高电平至少900ns（最大值），之后FAULT引脚在RESET下降沿或RESET被置为高电平时变为低电平。

当RESET引脚保持低电平时，输出保持禁用状态。RESET引脚内部有一个300kΩ（典型值）的下拉电阻。

退饱和检测

有时，与ADuM4135相连的IGBT电路会出现组件故障。例如，包括变压器绕组内部短路或功率电路母线接地短路。电流流动的变化会使IGBT面临损坏风险。为检测这种情况并降低故障可能性，ADuM4135配备了一个阈值电路。当高压侧驱动器开启时，若DESAT引脚超过退饱和阈值（V_{DESAT_TH}，9.0V），ADuM4135会进入故障状态并关闭IGBT。此时，FAULT引脚变为低电平。ADuM4135内部提供537μA（典型值）的电流源，也可使用外部电流源或上拉电阻来提升充电电流，以防止在IGBT首次退饱和时误触发检测。退饱和检测与FAULT引脚变低之间的时间小于2.2ns（t_{MAX_RESPONSE}）。将RESET引脚置为低电平可清除故障，持续700ns（t_{MIN_GATE_RESET}），然后释放RESET引脚。图21所示的消隐延迟（t_{BL_DELAY}）提供370ns（典型值）的屏蔽时间，使与IGBT导通初始阶段相关的消隐电容在这段时间内保持低电平接地 。