ISO5851-Q1 具有有源安全特性的高 CMTI 2.5A/5A 隔离式 IGBT、MOSFET 栅极 驱动器

1 特性

• 适用于汽车电子 标准
• 具有符合 AEC-Q100 标准的下列结果:
  • 器件温度 1 级：-40°C 至 125°C 的环境运行温度范围
  • 器件人体模型 (HBM) 分类等级 3A
  • 器件充电器件模型 (CDM) 分类等级 C6
• 在 V_CM = 1500V 时，共模瞬态抗扰度 (CMTI) 的最小值为 100kV/μs
• 2.5A 峰值拉电流和 5A 峰值灌电流
• 短暂传播延迟：76ns（典型值），
  110ns（最大值）
• 2A 有源米勒钳位
• 输出短路钳位
• 在检测到去饱和故障时通过 FLT 发出故障报警，并通过 RST 复位
• 具有就绪 (RDY) 引脚指示的输入和输出欠压锁定 (UVLO)
• 有源输出下拉特性，在低电源或输入悬空的情况下默认输出低电平
• 3V 至 5.5V 输入电源电压
• 15V 至 30V 输出驱动器电源电压
• 互补金属氧化物半导体 (CMOS) 兼容输入
• 抑制短于 20ns 的输入脉冲和瞬态噪声
• 可承受的浪涌隔离电压达 12800V_PK”
• 安全及管理认证：
  • 符合 DIN V VDE V 0884-10 (VDE V 0884-10):2006-12 标准的 8000 V_PK V_IOTM 和 2121 V_PK V_IORM 增强型隔离
  • 符合 UL 1577 标准且长达 1 分钟的 5700 V_RMS 隔离
  • CSA 组件验收通知 5A、IEC 60950-1 和 IEC 60601-1 终端设备标准
  • 符合 EN 61010-1 和 EN 60950-1 标准的 TUV 认证
  • GB4943.1-2011 CQC 认证
  • 已通过 UL、VDE、CQC、TUV 认证并规划进行 CSA 认证

2 应用

• 隔离式绝缘栅双极型晶体管 (IGBT) 和金属氧化物半导体场效应晶体管 (MOSFET) 驱动器：
  • 混合动力汽车 (HEV) 和电动车 (EV) 电源模块
  • 工业电机控制驱动
  • 工业电源
  • 太阳能逆变器
  • 感应加热

3 说明

ISO5851-Q1 是一款用于 IGBT 和 MOSFET 的 5.7 kV_RMS 增强型隔离栅极驱动器，具有 2.5A 的拉电流能力和 5A 的灌电流能力。输入端由 3V 至 5.5V 的单电源供电运行。输出端允许的电源范围为 15V 至 30V。两个互补 CMOS 输入控制栅极驱动器的输出状态。76ns 的短暂传播时间保证了对于输出级的精确控制。

内置的去饱和 (DESAT) 故障检测功能可识别 IGBT 何时处于过载状态。当检测到 DESAT 时，栅极驱动器输出会被拉低为 V_EE2 电势，从而将 IGBT 立即关断。

当发生去饱和故障时，器件会通过隔离隔栅发送故障信号，以将输入端的 FLT 输出拉为低电平并阻断隔离器的输入。FLT 的输出状态将被锁存，可通过 RST 输入上的低电平有效脉冲复位。

1. 如需了解所有可用封装，请见数据表末尾的可订购产品附录。

功能方框图

4 修订历史

5 说明 （续）

如果在由双极输出电源供电的正常运行期间关断 IGBT，输出电压会被硬钳位为 V_EE2。如果输出电源为单极，那么可采用有源米勒钳位，这种钳位会在一条低阻抗路径上灌入米勒电流，从而防止 IGBT 在高电压瞬态条件下发生动态导通。

当发生去饱和故障时，器件会通过隔离隔栅发送故障信号，以将输入端的 FLT 输出拉为低电平并阻断隔离器的输入。FLT 的输出状态将被锁存，可通过 RST 输入上的低电平有效脉冲复位。

如果在由双极输出电源供电的正常运行期间关断 IGBT，输出电压会被硬钳位为 V_EE2。如果输出电源为单极，那么可采用有源米勒钳位，这种钳位会在一条低阻抗路径上灌入米勒电流，从而防止 IGBT 在高电压瞬态条件下发生动态导通。

栅极驱动器是否准备就绪待运行由两个欠压锁定电路控制，这两个电路会监视输入端和输出端的电源。如果任意一端电源不足，RDY 输出会变为低电平；否则，该输出为高电平。

ISO5851-Q1 采用 16 引脚小外形尺寸集成电路 (SOIC) 封装。此器件的额定工作环境温度范围为 -40°C 至 125°C。

6 Pin Configuration and Function

DW Package

16-Pin SOIC

Top View

7 Specifications

The safety-limiting constraint is the absolute-maximum junction temperature specified in the Absolute Maximum Ratings table. The power dissipation and junction-to-air thermal impedance of the device installed in the application hardware determines the junction temperature. The assumed junction-to-air thermal resistance in the Thermal Information table is that of a device installed in the High-K Test Board for Leaded Surface-Mount Packages. The power is the recommended maximum input voltage times the current. The junction temperature is then the ambient temperature plus the power times the junction-to-air thermal resistance.

7.11 Safety and Insulation Characteristics Curves

TA upto 150°C

Stress-voltage frequency = 60 Hz

Figure 1. Reinforced High-Voltage Capacitor Life Time Projection

Figure 2. Thermal Derating Curve for Safety Limiting Current per VDE

Figure 3. Thermal Derating Curve for Safety Limiting Power per VDE

7.12 Typical Characteristics

VCC2 = 30 V

Figure 4. Output High Drive Current vs Temperature

Figure 6. Output High Drive Current vs Output Voltage

Unipolar: VCC2 - VEE2 = VCC2 - GND2

Figure 8. DESAT Threshold Voltage vs Temperature

VCC2 = 30 V

Figure 5. Output Low Drive Current vs Temperature

Figure 7. Output Low Drive Current vs Output Voltage

CL = 1 nF	RG = 0 Ω
VCC2 - VEE2 = VCC2 - GND2 = 20 V

Figure 9. OUT Transient Waveform

CL = 10 nF	RG = 0 Ω
VCC2 - VEE2 = VCC2 - GND2 = 20 V

Figure 11. OUT Transient Waveform

CL = 100 nF	RG = 0 Ω
VCC2 - VEE2 = VCC2 - GND2 = 20 V

Figure 13. OUT Transient Waveform

CL = 100 nF	RG = 10 Ω
VCC2 - VEE2 = VCC2 - GND2 = 20 V

Figure 15. OUT Transient Waveform DESAT and FLT

IN+ = Low

IN- = Low

Figure 17. I_CC1 Supply Current vs Temperature

Figure 19. I_CC1 Supply Current vs. Input Frequency

RG = 10 Ω, 20kHz

Figure 21. I_CC2 Supply Current vs Load Capacitance

CL = 1nF

RG = 0 Ω

VCC2 = 15 V

Figure 23. V_CC2 Propagation Delay vs Temperature

RG = 0 Ω

VCC1 = 5 V

Figure 25. t_r Rise Time vs Load Capacitance

RG = 10 Ω

VCC1 = 5 V

Figure 27. t_r Rise Time vs Load Capacitance

Figure 29. Leading Edge Blanking Time With Temperature

CL = 1 nF

Figure 31. DESAT Sense to FLT Low Delay vs Temperature

Figure 33. Miller Clamp Current vs Temperature

Figure 35. V_{CLP_CLAMP} - Short Circuit Clamp Voltage on Clamp Across Temperature

VCC2 = 15 V

DESAT = 6 V

Figure 37. Blanking Capacitor Charging Current vs Temperature

CL = 1 nF	RG = 10 Ω
VCC2 - VEE2 = VCC2 - GND2 = 20 V

Figure 10. OUT Transient Waveform

CL = 10 nF	RG = 10 Ω
VCC2 - VEE2 = VCC2 - GND2 = 20 V

Figure 12. OUT Transient Waveform

CL = 100 nF	RG = 10 Ω
VCC2 - VEE2 = VCC2 - GND2 = 20 V

Figure 14. OUT Transient Waveform

IN+ = High

IN- = Low

Figure 16. I_CC1 Supply Current vs Temperature

Input Frequency = 1 kHz

Figure 18. I_CC2 Supply Current vs Temperature

no CL

Figure 20. I_CC2 Supply Current vs Input Frequency

CL = 1nF

RG = 0 Ω

VCC1 = 5 V

Figure 22. V_CC1 Propagation Delay vs Temperature

RG = 10 Ω

VCC1 = 5 V

Figure 24. Propagation Delay vs Load Capacitance

RG = 0 Ω

VCC1 = 5 V

Figure 26. t_f Fall Time v. Load Capacitance

RG = 10 Ω

VCC1 = 5 V

Figure 28. t_f Fall Time vs Load Capacitance

CL = 10 nF

Figure 30. DESAT Sense to V_OUT 10% Delay vs Temperature

Figure 32. Reset to Fault Delay Across Temperature

Figure 34. Active Pull Down Voltage vs Temperature

Figure 36. V_{CLP_CLAMP} - Short Circuit Clamp Voltage on OUT Across Temperature

8 Parameter Measurement Information

Figure 38. OUT Propagation Delay, Non-Inverting Configuration

Figure 39. OUT Propagation Delay, Inverting Configuration

Figure 40. DESAT, OUT, FLT, RST Delay

Figure 41. Common-Mode Transient Immunity Test Circuit