UCC23511-Q1 隔离式栅极驱动器技术文档总结

UCC23511-Q1 是一款光兼容、单通道、隔离式栅极驱动器，适用于 IGBT、MOSFET 和 SiC MOSFET，具有 1.5A 源电流和 2A 灌电流峰值输出电流以及 5.7kV有效值增强的隔离额定值。33V 的高电源电压范围允许使用双极电源来有效驱动 IGBT 和 SiC 功率 FET。UCC23511-Q1 可以驱动低侧和高侧功率 FET。与基于光耦合器的标准栅极驱动器相比，关键特性和特性带来了显着的性能和可靠性升级，同时在原理图和布局设计中保持引脚到引脚的兼容性。性能亮点包括高共模瞬态抗扰度 （CMTI）、低传播延迟和小脉宽失真。严格的过程控制导致器件间偏斜较小。输入级是仿真二极管 （ediode），与光耦合器栅极驱动器中的传统 LED 相比，这意味着长期可靠性和出色的老化特性。它采用拉伸的 SO6 封装，爬电距离和间隙为 >8.5mm，以及具有比较起痕指数 （CTI） >600V 的材料组 I 的模塑料。UCC23511-Q1 的高性能和可靠性使其非常适合用于汽车电机驱动器，例如牵引逆变器、车载充电器、直流充电站以及汽车 HVAC 和加热系统。更高的工作温度为传统光耦合器以前无法支持的应用提供了机会。
*附件：ucc23511-q1.pdf

特性

• 符合 AEC-Q100 标准，适用于汽车应用
• 5.7 千伏有效值单通道隔离式栅极驱动器，具有光电兼容输入
• 引脚到引脚，直接升级，用于光电隔离栅极驱动器
• 1.5A 源电流/2A 灌电流，峰值输出电流
• 最大33V输出驱动器电源电压
• 12V VCC UVLO
• 轨到轨输出
• 105ns（最大）传播延迟
• 25 ns（最大）器件间延迟匹配
• 35ns（最大）脉宽失真
• 150kV/μs（最小值）共模瞬态抗扰度 （CMTI）
• 隔离屏障寿命 >50 年
• 输入级上的 13V 反极性电压处理能力，支持互锁
• 拉伸 SO-6 封装，爬电距离和电气间隙为 >8.5 mm
• 工作结温，T J ：–40°C 至 +150°C
• 功能安全功能
  • 可用于帮助功能安全系统设计的文档
• 安全相关认证：
  • 5.7 千伏有效值根据 UL 1577 隔离 1 分钟
  • 8000伏PK根据 DIN V VDE V0884-11：2017-01 进行的增强隔离（进行中）

参数

产品概述

UCC23511-Q1是德州仪器(TI)推出的一款汽车级单通道隔离式栅极驱动器，具有光电兼容输入特性，适用于驱动IGBT、MOSFET和SiC MOSFET。该器件采用创新的电容隔离技术，提供5.7kVRMS的增强隔离等级。

主要特性

1. ‌驱动能力‌
   • 1.5A峰值源电流/2A峰值灌电流
   • 最大33V输出驱动电源电压
   • 轨到轨输出
2. ‌隔离性能‌
   • 5.7kVRMS增强隔离(UL 1577)
   • 8000VPK隔离电压(DIN V VDE V0884-11)

   • 150kV/μs共模瞬态抗扰度(CMTI)

   • 隔离屏障寿命>50年
3. ‌输入特性‌
   • 光电兼容输入(模拟二极管结构)
   • 7-16mA推荐工作电流范围
   • 13V反向电压承受能力
   • 2.1V典型正向压降
4. ‌时序特性‌
   • 最大105ns传播延迟
   • 最大25ns器件间延迟匹配
   • 最大35ns脉宽失真
5. ‌封装与认证‌
   • 拉伸SO-6封装(>8.5mm爬电距离)
   • AEC-Q100汽车级认证
   • 功能安全能力文档支持

典型应用

• 电动汽车牵引逆变器
• 车载充电器和DC充电站
• 汽车HVAC和加热系统
• 工业电机控制驱动器
• 电源转换系统

详细技术规格

1. ‌电气特性‌
   • 工作温度范围：-40°C至+150°C
   • 12V VCC UVLO阈值
   • 150kV/μs最小CMTI
   • 330mΩ(DRV8424E)/550mΩ(DRV8425E)导通电阻
2. ‌保护功能‌
   • 欠压锁定(UVLO)
   • 主动下拉功能
   • 短路钳位保护
   • 热关断保护
3. ‌封装信息‌
   • SO-6封装(7.5mm×4.68mm)
   • 符合IEC 60664-1过压类别标准
   • CTI>600V的材料组I模塑料

设计考虑

1. ‌输入电路设计‌
   • 需配置适当限流电阻(7-16mA工作范围)
   • 支持3.3V/5V/12V PWM信号输入
   • 可采用单NMOS或缓冲器驱动方案
2. ‌栅极电阻选择‌
   • 需考虑功率器件内部栅极电阻
   • 15V供电时最小总栅极电阻4Ω
   • 30V供电时最小总栅极电阻10Ω
3. ‌电源设计‌
   • 推荐14-33V工作电压
   • 需配置10μF和220nF去耦电容
   • 可采用SN6501/SN6505A变压器驱动器生成隔离电源
4. ‌热管理‌
   • 计算传导损耗、开关损耗和静态损耗
   • 优化PCB布局以改善散热
   • 最大允许结温150°C

性能优势

1. 相比传统光耦隔离驱动器，具有更长的使用寿命和更稳定的老化特性
2. 更高的工作温度范围(125°C vs 105°C)
3. 更小的传播延迟和器件间偏差
4. 更高的共模瞬态抗扰度
5. 更稳定的输入特性(正向压降变化小)