UCC27624双通道低侧栅极驱动器技术解析

描述

Texas Instruments UCC27624/UCC27624-Q1双通道栅极驱动器是高速低侧栅极驱动器,可有效驱动MOSFET、IGBT、SiC和GaN功率开关。此系列驱动器的典型峰值驱动强度为5A,可缩短功率开关的上升和下降时间、降低开关损耗并提高效率。该器件具有快速传播延迟(典型值为17ns),可改善系统的死区时间优化、控制环路响应,提高脉宽利用率和瞬态性能,从而提高功率级效率。UCC27624-Q1符合汽车应用类AEC-Q100标准。此系列驱动器可用于汽车直流-直流转换器、电机驱动器、太阳能电源和脉冲变压器驱动器。

数据手册:

*附件:UCC27624数据手册.pdf

*附件:UCC27624-Q1 数据表.pdf

UCC27624/UCC27624-Q1可在输入端处理–10V的电压,通过平缓的接地反弹提高系统稳健性。该输入与电源电压无关,可连接大多数控制器输出,从而获得最大控制灵活性。独立使能信号支持独立于主控制逻辑控制功率级。发生系统故障时,栅极驱动器可通过下拉使能快速关闭。许多高频开关电源在功率器件的栅极处有噪声,其会注入栅极驱动器的输出引脚,导致驱动器发生故障。凭借其瞬态反向电流和反向电压能力,该器件能够耐受功率器件或脉冲变压器的栅极噪声,并避免驱动器故障。

UCC27624/UCC27624-Q1具有欠压锁定(UVLO)功能,可提高系统稳健性。当没有足够的偏置电压来全面增强功率器件时,强大的内部下拉MOSFET可使栅极驱动器输出保持在低电平。

特性

  • 每个通道的拉电流和灌电流均为5A(典型值)
  • 输入和使能引脚能够处理–10V电压
  • 输出能够处理-2V瞬态电压
  • 绝对最大VDD 电压:30V
  • 宽VDD 工作电压范围:4.5V至26V,带UVLO
  • 两个独立的栅极驱动通道
  • 各输出有独立的使能功能
  • 磁滞逻辑阈值,实现高抗噪性
  • VDD 独立输入阈值(兼容TTL)
  • 快速传播延迟(17 ns典型值)
  • 快速上升和下降时间(3.5ns和6ns典型值)
  • 两个通道间典型延迟匹配:1ns
  • 两个通道可通过并联获得更大输出电流。
  • SOIC-8和VSSOP-8 PowerPAD™封装选项
  • 工作结温范围:–40°C至150°C
  • 符合汽车应用标准 (UCC27624-Q1)
    • 符合AEC-Q100标准
      • 器件温度1级
      • 器件HBM ESD分类等级H1C
      • 器件CDM ESD分类等级C6

功能框图

栅极驱动器

UCC27624双通道低侧栅极驱动器技术解析

产品概述

Texas Instruments的UCC27624是一款高性能双通道低侧栅极驱动器,具有5A峰值驱动能力和-10V输入耐压特性。该器件专为驱动MOSFET、IGBT、SiC和GaN功率开关而优化,工作电压范围为4.5V至26V,采用SOIC-8、VSSOP-8和WSON-8封装选项。

关键特性

驱动性能

  • 5A峰值‌ 源电流和灌电流能力
  • 17ns典型‌ 传播延迟
  • 1ns通道间延迟匹配
  • 支持-10V至30V的输入电压范围

保护功能

  • 4.1V UVLO开启阈值‌ (3.8V关闭阈值)
  • 输出可承受-2V瞬态电压
  • 集成使能功能(ENx引脚)
  • 工作结温范围:-40°C至+150°C

引脚功能解析

引脚名称类型描述
1ENA输入通道A使能(内部200kΩ上拉)
2INA输入通道A输入(内部120kΩ下拉)
3GND-接地参考
4INB输入通道B输入
5OUTB输出通道B输出
6VDD电源偏置电源(4.5-26V)
7OUTA输出通道A输出
8ENB输入通道B使能

电气参数详解

静态特性

  • 静态电源电流‌:0.6mA典型值(EN=高电平)
  • 输入高阈值‌:2V典型值(1.8-2.3V范围)
  • 输入低阈值‌:1V典型值(0.8-1.2V范围)

动态特性(CLOAD=1.8nF)

  • 上升时间‌:6ns典型值(10ns最大值)
  • 下降时间‌:10ns典型值(14ns最大值)
  • 最小输入脉宽‌:15ns

典型应用设计

电源设计建议

  1. VDD旁路电容‌:
    • 1μF陶瓷电容(靠近器件)
    • 0.1μF陶瓷电容(最近距离<1mm)
  2. 栅极电阻选择‌:
    • 根据开关速度和EMI需求调整
    • 典型值范围:0-10Ω

PCB布局要点

  • 功率回路最小化‌:减少源极电感
  • 星型接地‌:单点连接驱动器和功率器件
  • 热设计‌:
    • VSSOP封装需利用散热焊盘
    • 推荐使用4层板设计

应用场景

  1. 开关电源(SMPS) ‌:
    • 提供快速开关以减少开关损耗
    • 适用于高频DC/DC转换器设计
  2. 电机驱动‌:
    • 双通道可驱动H桥上下管
    • 高驱动能力支持大电流IGBT
  3. 太阳能逆变器‌:
    • 宽工作电压适应不同母线电压
    • 高抗噪能力适合光伏环境
  4. PFC电路‌:
    • 快速传播延迟优化控制环路
    • 通道并联可提供10A驱动能力

设计注意事项

  1. 热管理计算‌:
    • 功率损耗P = Qg×VDD×fsw
    • 示例:Qg=60nC,VDD=12V,fsw=300kHz时P=0.432W
  2. 并联使用‌:
    • 连接INA与INB
    • 连接OUTA与OUTB
    • 实现10A峰值驱动能力
  3. 使能功能‌:
    • 轻载时可关闭驱动以提升效率
    • 故障时快速关断功率管

封装信息

封装类型尺寸(mm)热阻(°C/W)
SOIC-84.9×3.91126.4(JA)
VSSOP-83.0×3.054.7(JA)
WSON-83.0×3.048.9(JA)
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