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

栅极驱动偏置架构

在图 2-1 的 HS 驱动器和 LS 驱动器功率级模块中,存在三种独特的配置之一,用于将偏置电源电压分配到每个隔离式栅极驱动器。栅极驱动偏置架构通常分为三种主要类型:集中式、分布式和半分布式。混合示例也存在,并且往往基于图 3-1 中所示的三种类型中的一种或多种。



图 3-1 栅极驱动器偏置电源架构

集中式架构通过用于偏置所有六个驱动器的单个变压器实现隔离。由于变压器的额定值必须达到全偏置功率的额定值,并在多个绕组之间实现初级到次级隔离,因此产生了三种架构中最大尺寸的变压器。此外,如果任何一个绕组发生故障,变压器就会发生故障,从而失去对所有三个逆变器相的偏置电压。从尺寸、重量和故障隔离的角度来看,这是最不可取的选项。

在光谱的另一端,我们看到了具有六个独立偏置电源和六个隔离变压器的分布式架构。对于故障检测和可靠性,分布式架构是最好的方法,但由于所需的元件数量较多,因此经常被低估。这样做的好处是,可以检测到任何单个栅极驱动器的偏置故障并分配纠正措施,从而允许电动汽车在牵引逆变器性能下降的情况下保持运行。这里,在六个转换器中的每一个之间分配所需的总偏置功率。虽然传送到每个栅极驱动器的功率减少了六倍,但由于满足隔离标准所需的绕组间距和间隔,无法完全实现变压器尺寸的成比例减小。这是 UCC14240-Q1 克服的传统绕线变压器的限制。3kVRMS 隔离式变压器、控制和功率级能够提供额定温度为 105°C 的1.5W 偏置功率,集成在 3.55mm 高的 SOIC 封装中,使 UCC14240-Q1 非常适合分布式偏置架构。

当每个器件所需功率小于 1.5W 时,半分布式架构还可以利用 UCC14240-Q1 偏置 GD1、GD3 和 GD5。对于 GD2、GD4 和 GD6 的低侧偏置,当所需总功率超过 1.5W,UCC25800-Q1 超低 EMI 变压器驱动器非常适合用于 3 个 UCC14240-Q1,用于构建高性能、半分布式、隔离式栅极驱动偏置系统。