Texas Instruments UCC21755-Q1汽车栅极驱动器设计用于高达2121Vpk 的SiC MOSFET和IGBT。UCC21755-Q1具有高级保护特性、同类最佳的动态性能和稳健性。

数据手册：*附件：Texas Instruments UCC21755-Q1汽车栅极驱动器数据手册.pdf

TI UCC21755-Q1汽车栅极驱动器具有高达±10A峰值拉电流和灌电流。输入侧与输出侧通过SiO2电容式隔离技术进行隔离，支持高达1.5kVRMS 工作电压、12.8kVPK 浪涌抗扰度（隔离栅寿命超过40年）、较低的零件间偏移以及±150V/ns共模噪声抗扰度(CMTI)。

UCC21755-Q1提供先进的保护特性，包括快速过流和短路检测、分流检测支持、故障报告、有源米勒钳位以及输入和输出侧电源UVLO，以优化SiC和IGBT开关行为。

隔离式模拟转PWM传感器可用于更好地管理温度或电压检测。这些功能进一步提高了驱动器的多功能性，简化了系统设计工作，缩小了尺寸，降低了成本。

特性

• 5.7kVRMS单通道隔离式栅极驱动器~~
• 符合AEC-Q100认证，具有以下特性：
  • 器件温度0级：-40°C to +150°C环境工作温度范围
  • 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
• 4 A内部有源米勒钳位
• 发生故障时软关断：400mA
• 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
• 最大输出驱动电压：33V (VDD-VEE)
• 200ns响应时间快速DESAT保护，5V阈值
• ±10A驱动强度和分离输出
• 最低CMTI：150V/ns
• 过流报警FLT和RST/EN复位
• 在RST/EN上快速启用/禁用响应
• 在输入引脚上抑制<40ns噪声瞬态和脉冲
• 12 V VDD UVLO，RDY电源正常
• 输入/输出可耐受高达5V的过冲/欠冲瞬态电压
• 130 ns（最大值）传播延迟和30 ns（最大值）脉冲/零件偏移
• SOIC-16 DW封装，爬电距离和电气间隙为>8mm
• 工作结温范围：-40°C至+150°C

引脚配置

UCC21755-Q1汽车级SiC/IGBT栅极驱动器技术解析

一、产品概述与核心特性

UCC21755-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‌：

• ‌超强驱动能力‌：±10A峰值源/灌电流输出
• ‌宽电压范围‌：支持3.5V-80V输入电压，输出驱动电压高达33V
• ‌高级保护功能‌：集成200ns快速DESAT保护、4A主动米勒钳位和400mA软关断
• ‌隔离特性‌：5.7kVRMS强化隔离，CMTI>150V/ns
• ‌集成传感功能‌：隔离式模拟-PWM传感器接口，支持温度/电压监测

‌汽车认证‌：

• AEC-Q100 Grade 1认证（-40°C至+125°C环境温度）
• 功能安全质量管理，提供完整的文档支持

二、创新架构设计

1. 隔离与驱动架构

采用SiO2电容隔离技术实现：

• 1.5kVRMS工作电压
• 12.8kVPK浪涌抗扰度

• 40年隔离屏障寿命

• 低至130ns传播延迟

2. 双级输出结构

• ‌混合上拉架构‌：PMOS与NMOS并联，有效上拉电阻仅0.7Ω
• ‌独立下拉路径‌：0.3Ω低阻抗NMOS下拉
• 分体式输出(OUTH/OUTL)支持独立控制开通/关断速度

3. 保护机制

‌三级保护体系‌：

1. ‌DESAT保护‌：5V阈值，200ns响应
2. ‌主动米勒钳位‌：2V阈值电压，4A钳位能力
3. ‌软关断‌：400mA恒流关断，降低电压过冲

三、典型应用设计指南

1. 半桥驱动配置

‌关键元件选型‌：

元件	参数要求	备注
栅极电阻	1-10Ω	根据开关速度需求调整
DESAT二极管	快恢复型	串联1-10Ω限流电阻
电源去耦	VDD:10µF+100nFVCC:1µF+100nF	低ESR陶瓷电容

‌PCB布局要点‌：

• COM引脚采用开尔文连接至功率器件源极
• 栅极环路面积<20mm²
• 输入/输出侧地平面分离

2. 温度监测实现

输出特性：

• 400kHz固定频率PWM
• 0.6-4.5V输入对应10%-88%占空比
• ±3%精度（单点校准后±1%）

四、关键电路设计

1. DESAT保护电路

‌推荐配置‌：

• 高压二极管：US1J（1000V/1A）
• 空白电容：CBLK=100pF-1nF
• 保护电路：
  • 串联电阻：1-10Ω
  • 肖特基二极管：防止负压
  • 齐纳二极管：限制正压

2. 增强驱动方案

对于>15A驱动需求：

• 推荐缓冲器：MJD44H11/MJD45H11对管
• 软关断配置：
  CSTO = (0.4A×tSTO)/(VDD-VEE)
  RSTO ≥ (VDD-VEE)/10

五、热设计与可靠性

1. 热特性参数

• 结到环境热阻：68.3°C/W
• 最大功耗：1.22W@Ta=25°C
• 安全工作温度：150°C结温

2. 降额曲线

• VDD=15V/VEE=-5V时：
  • 125°C环境温度下最大61mA安全电流
• VDD=20V/VEE=-5V时：
  • 125°C环境温度下最大49mA安全电流

六、应用场景

1. ‌新能源汽车‌：
   • 牵引逆变器（EV/HEV）
   • 车载充电器(OBC)
   • DC/DC转换器
2. ‌工业电力‌：
   • 电机驱动
   • 太阳能逆变器
   • 工业电源