ZHCABN2 February   2022 UCC14240-Q1

 

  1.   摘要
  2.   商标
  3. 1 引言
    1. 1.1 引脚配置和功能
  4. 2 三相牵引逆变器
  5. 3 栅极驱动偏置要求
    1. 3.1 栅极驱动偏置架构
    2. 3.2 IGBT 与 SiC
    3. 3.3 确定所需偏置电源
    4. 3.4 输入电压要求
    5. 3.5 输出电压要求
  6. 4 单路正隔离式输出电压
  7. 5 双路正负输出电压
  8. 6 双路正输出电压
  9. 7 电容器选型
  10. 8 RLIM 限流电阻器
    1. 8.1 RLIM 功能描述
    2. 8.2 RLIM 双路输出配置
      1. 8.2.1 CVEE 高于标称值且 CVDD 低于标称值
      2. 8.2.2 CVEE 低于标称值且 CVDD 高于标称值
      3. 8.2.3 栅极驱动器静态电流:IQ_VEE > IQ_VDD
      4. 8.2.4 栅极驱动器静态电流:IQ_VEE < IQ_VDD
      5. 8.2.5 CVEE 高于标称值且 CVDD 低于标称值:IQ_VEE > IQ_VDD
      6. 8.2.6 CVEE 低于标称值且 CVDD 高于标称值:IQ_VEE < IQ_VDD
    3. 8.3 RLIM 单路输出配置
  11. 9 UCC14240-Q1 Excel 设计计算器工具
  12. 10散热注意事项
    1. 10.1 热阻
    2. 10.2 结至顶部热特性参数
    3. 10.3 热性能测量和 TJ 计算示例
  13. 11使能 (ENA) 和电源正常引脚 (/PG)
  14. 12PCB 布局布线注意事项
  15. 13参考设计示例
  16. 14总结
  17. 15参考文献

结至顶部热特性参数

ΨJT 给出的更准确的热指标可用于根据测量 TC 来更精确预测结温。与 RΘJC 不同,ΨJT 是使用 UCC14240EVM-052 评估模块 (EVM) 测量的,该评估模块更准确地反映了 IC 在实际 PCB 设计中的预期使用情况。因此,对于安装在非 JEDEC 环境中的封装,EVM 可用于以合理的精度估算 IC 结温。该热指标符合 JEDEC 标准 (JESD51-2),已被业界采用,由于 ΨJT 不是真正的热阻,所以用希腊字母 psi (Ψ) 来度量,以区别于 (θ) 。用 ΨJT 计算 TJ更准确,其形式与 Equation37 中给出的 RΘJA类似。

Equation38. TJ=TC+ΨJT×PD

RΘJA 和 ΨJT 是基于为单芯片 IC 封装定义和开发的测试标准的热参数。JESD51-31 中引入了单芯片封装标准的扩展,以包含涵盖多芯片封装的热测试方法。但是,UCC14240-Q1 隔离式直流/ 直流模块采用 multi-source package (MSP) 封装,其中包含第一和第二芯片以及 一个由初级侧和次级侧变压器绕组组成的集成式平面变压器。鉴于 MSP 的性质,无法使用一组 JEDEC 标准来描述 UCC14240-Q1。由于 MSP 的 TJ 与单芯片甚至多芯片 IC 的含义不同,因此将双芯片和两个变压器绕组视为四个独立的潜在热源,并推导出准确描述上述四个内部元件之间的温度关系的热矩阵。

热矩阵是一个写入 4x4 矩阵的线性方程组,用于推导 UCC14240-Q1 数据表中的热参数,由Equation39 算出。

Equation39. T1  T2  T3  T4  = R11 R21 R31 R41 R12 R22 R32 R42 R13 R23 R33 R43 R14  R24  R34  R44 ∙ P1  P2  P3  P4 

其中,Equation39 的命名规则定义为:

  • 1、2、3、4 分别表示第一芯片、第二芯片、初级侧绕组和次级侧绕组
  • T 是芯片或变压器的温升
  • P 是功率耗散
  • R 是热阻,下标如下:
    • R11 是由第一芯片的功耗导致的第一芯片每单位功率的温升 (°C/W)
    • R12 是由第二芯片的功耗导致的第一芯片每单位功率的温升 (°C/W)
    • R13 是由变压器初级侧绕组的功耗导致的第一芯片每单位功率的温升 (°C/W)
    • R14 是由变压器次级侧绕组的功耗导致的第一芯片每单位功率的温升 (°C/W)

在 125°C 静止空气环境中使用 EVM 对热矩阵表示的模型进行了模拟。已知预测的温度和功率耗散值,通过求解热矩阵中的四个方程来确定热阻值。不建议用户尝试验证分布式热矩阵式解决方案,此处演示的目的仅是为了概述此过程,从而为数据表中所发布集总热参数提供支持。

UCC14240-Q1 内部的最大热源来自内部变压器绕组。由于 TJ 是主要问题,因此允许变压器上升到超过 150°C 的温度。变压器产生的热量流经由热矩阵确定并与第一和第二芯片相关的热阻抗。监控第一和第二芯片上产生的累积温度,以便在 160°C 左右关闭 UCC14240-Q1 并保持 TJ < 150°C。

使用热像仪测量外壳温度并计算 IC 功率耗散,我们可以非常有把握地根据Equation38 估算最大 TJ。