Texas Instruments UCC21756-Q1隔离式单通道栅极驱动器设计用于工作电压高达2121 V DC的SiC MOSFET和IGBT，具有先进的保护特性、同类最佳的动态性能和稳健性。UCC21756-Q1具有高达±10A的峰值拉电流和灌电流。通过SiO2~~ 电容隔离技术将输入侧与输出侧相隔离，从而支持高达1.5kVRMS 的工作电压、12.8kVPK 浪涌抗扰度，隔离栅寿命超过40年，并提供较低的零件间偏移，以及> 150V/ns的共模抗噪度（CMTI）。

数据手册：*附件：Texas Instruments UCC21756-Q1隔离式单通道栅极驱动器数据手册.pdf

Texas Instruments UCC21756-Q1具有先进的保护特性，例如快速过流和短路检测、故障报告以及有源米勒钳位。它还提供输入和输出侧电源UVLO，以优化SiC和IGBT的开关特性和稳健性。可以利用隔离式模拟PWM传感器更轻松地进行温度或电压检测，从而提高驱动器的多功能性，并简化系统设计工作，降低尺寸和成本。

特性

• 5.7kVRMS 单通道隔离式栅极驱动器
• 下列性能符合AEC-Q100标准
  • 环境工作温度范围：-40°C至+150°C（器件温度0级）
  • 器件人体模型 (HBM) 静电放电 (ESD) 分类等级3A
  • 器件充电器件模型 (CDM) ESD分类等级C6
• 功能安全质量管理型
  • 可提供帮助进行功能安全系统设计的文档
• 高达2121Vpk的SiC MOSFET和 IGBT
• 33V最大输出驱动电压（VDD-VEE）
• ±10A驱动强度和分离输出
• 最低CMTI：150V/ns
• 200ns响应时间快速DESAT保护，5V阈值
• 4A内部有源米勒钳位
• 发生故障时软关断：900mA
• 具有PWM输出的隔离式模拟传感器，用于：
  • 使用NTC、PTC或热敏二极管进行温度检测
  • 高压直流链路或相位电压
• 过流报警FLT和RST/EN复位
• RST/EN上的快速启用/禁用响应
• 抑制输入引脚上的<40ns噪声瞬态和脉冲
• 12VVDD UVLO， RDY上电源正常
• 具有高达5V过冲/欠冲瞬态电压抗扰度的输入/输出
• 130ns（最大值）传播延迟和30ns（最大值）脉冲/零件偏移
• SOIC-16 DW封装，爬电距离和间隙>8mm
• 工作结温范围：–40°C至150 °C

功能框图

UCC21756-Q1汽车级隔离式栅极驱动器技术解析与应用指南

一、产品概述与核心特性

UCC21756-Q1是德州仪器(TI)推出的汽车级单通道隔离栅极驱动器，专为SiC MOSFET和IGBT设计，具有以下突出特性：

‌关键参数‌：

• ‌隔离性能‌：5.7kVRMS增强型隔离，工作电压1500VRMS，符合AEC-Q100 Grade 1标准(-40°C至+125°C)
• ‌驱动能力‌：±10A峰值驱动电流，支持33V最大输出电压(VDD-VEE)
• ‌保护特性‌：200ns快速DESAT保护(5V阈值)，集成4A主动米勒钳位，900mA软关断功能
• ‌传感功能‌：隔离式模拟-PWM传感器，支持温度/电压监测
• ‌动态性能‌：150V/ns CMTI，130ns最大传播延迟，30ns器件间偏差

‌封装形式‌：SOIC-16 DW封装，爬电距离>8mm，满足高压隔离要求

二、电气特性深度分析

2.1 隔离参数

• ‌增强型隔离‌：VIORM=2121Vpk，VIOTM=8000Vpk，VISO=5700VRMS
• ‌隔离寿命‌：基于SiO2电容隔离技术，预计寿命>40年
• ‌安全认证‌：符合DIN EN IEC 60747-17(VDE 0884-17)标准

2.2 驱动性能

• ‌输出阻抗‌：上拉2.5Ω(典型)，下拉0.3Ω(典型)
• ‌开关特性‌：
  • 上升时间33ns(CL=10nF)
  • 下降时间27ns(CL=10nF)
  • 最大开关频率1MHz

2.3 保护机制

• ‌DESAT保护‌：
  • 充电电流500μA(典型)
  • 放电电流15mA(典型)
  • 前沿消隐时间200ns
• ‌UVLO阈值‌：
  • VCC：2.7V(开启)/2.5V(关闭)
  • VDD：12V(开启)/10.7V(关闭)

三、典型应用设计

3.1 电动汽车牵引逆变器方案

‌设计要点‌：

1. ‌栅极电阻选择‌：
   • 计算公式：Rg = (VDD-VEE)/Ipeak - Rint
   • 示例：VDD=15V，VEE=-5V时，1Ω电阻可获得约6A峰值电流
2. ‌DESAT电路配置‌：
   • 采用快恢复二极管串联限流电阻
   • 推荐添加COM至DESAT的肖特基二极管防负压
3. ‌热管理‌：
   • θJA=68.3°C/W(SOIC-16)
   • 最大功耗计算：PD = (VIN-VOUT)×ILOAD + IVDD×VDD

3.2 多PMIC系统配置

通过FLT/RDY引脚并联实现：

• 主驱动器控制功率开关
• 从驱动器状态监控
• 故障信号通过逻辑电路合并

四、布局与热设计指南

1. ‌PCB布局建议‌：
   • 采用开尔文连接COM引脚
   • VDD/VEE去耦电容(<10mm)采用低ESR陶瓷电容
   • 输入输出侧地平面分离
2. ‌热设计考量‌：
   • 高功耗应用建议增加铜箔散热
   • 计算示例：1.5A负载@20V差分，50kHz时结温约150°C
3. ‌EMC设计‌：
   • 输入走线长度≤10mm
   • 避免平行布置高dv/dt信号线

五、行业应用案例

1. ‌800V电动汽车动力系统‌：
   • 实时监测IGBT模块状态
   • 比较器直接驱动MOSFET关断
2. ‌工业电机驱动器‌：
   • 检测线圈短路/开路故障
   • 1MHz带宽捕捉瞬态异常
3. ‌太阳能逆变器‌：
   • 高边电流检测
   • 0.15%精度实现精确控制