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UCC21520-Q1 是一款隔离式双通道栅极驱动器,具有 4A 峰值拉电流和 6A 峰值灌电流。该驱动器可用于驱动高达 5MHz 的功率 MOSFET、IGBT 和 SiC MOSFET。
输入侧通过一个 5.7kVRMS 增强型隔离栅与两个输出驱动器相隔离,其共模瞬态抗扰度 (CMTI) 的最小值为 125V/ns。两个二次侧驱动器之间采用内部功能隔离,支持高达 1500VDC 的工作电压。
每个驱动器可配置为两个低侧驱动器、两个高侧驱动器或一个死区时间 (DT) 可编程的半桥驱动器。禁用引脚可同时关断两个输出,在保持开路或接地时允许器件正常运行。作为一种失效防护机制,初级侧逻辑故障会强制两个输出为低电平。
各个器件接受的 VDD 电源电压高达 25V。凭借 3V 至 18V 宽输入 VCCI 电压范围,该驱动器适用于连接模拟和数字控制器。所有电源电压引脚都具有欠压锁定 (UVLO) 保护功能。
凭借所有这些高级特性,UCC21520-Q1 能够实现高效率、高电源密度和稳健性。
器件型号 | 封装(1) | UVLO 电平 |
---|---|---|
UCC21520-Q1 | DW(SOIC,16) | 8V |
UCC21520A-Q1 | DW(SOIC,16) | 5V |
引脚 | 类型(1) | 说明 | |
---|---|---|---|
名称 | 编号 | ||
DISABLE | 5 | I | 设置为高电平时可同时禁用两个驱动器输出,而设置为低电平或保持开路时可启用输出。该引脚在保持开路时在内部被拉至低电平。为了实现更好的抗噪性能,如果不使用该引脚,则建议将其接地。连接到远距离微控制器时,可靠近 DIS 引脚放置约 1nF 的低 ESR/ESL 电容器进行旁路。 |
DT | 6 | I | 可编程的死区时间功能。 将 DT 连接到 VCCI 允许输出重叠。在 DT 和 GND 之间放置一个 2kΩ 至 500kΩ 的电阻器 (RDT) 可根据以下公式调整死区时间:DT (ns) = 10 × RDT (kΩ)。建议在 DT 引脚附近将一个 <1nF 的陶瓷电容器与 RDT 并联,以实现更好的抗噪性能。不建议将 DT 引脚悬空。 |
GND | 4 | P | 初级侧地基准。初级侧的所有信号都以该地为基准。 |
INA | 1 | I | A 通道的输入信号。INA 输入具有兼容 TTL/CMOS 的输入阈值。该引脚在保持开路时在内部被拉至低电平。为了实现更好的抗噪性能,如果不使用该引脚,则建议将其接地。 |
INB | 2 | I | B 通道的输入信号。INB 输入具有兼容 TTL/CMOS 的输入阈值。该引脚在保持开路时在内部被拉至低电平。为了实现更好的抗噪性能,如果不使用该引脚,则建议将其接地。 |
NC | 7 | – | 无内部连接。 |
NC | 12 | – | 无内部连接。 |
NC | 13 | – | 无内部连接。 |
OUTA | 15 | O | 驱动器 A 的输出。连接到 A 通道 FET 或 IGBT 的栅极。 |
OUTB | 10 | O | 驱动器 B 的输出。连接到 B 通道 FET 或 IGBT 的栅极。 |
VCCI | 3 | P | 初级侧电源电压。使用尽可能靠近器件的低 ESR/ESL 电容器在本地进行去耦(连接至 GND)。 |
VCCI | 8 | P | 初级侧电源电压。此引脚在内部短接至引脚 3。 |
VDDA | 16 | P | 驱动器 A 的次级侧电源。使用尽可能靠近器件的低 ESR/ESL 电容器在本地进行去耦(连接至 VSSA)。 |
VDDB | 11 | P | 驱动器 B 的次级侧电源。使用尽可能靠近器件的低 ESR/ESL 电容器在本地进行去耦(连接至 VSSB)。 |
VSSA | 14 | P | 次级侧驱动器 A 接地。次级侧 A 通道的接地参考。 |
VSSB | 9 | P | 次级侧驱动器 B 接地。次级侧 B 通道的接地参考。 |
最小值 | 最大值 | 单位 | ||
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输入偏置引脚电源电压 | VCCI 至 GND | -0.3 | 20 | V |
驱动器辅助电源 | VDDA-VSSA、VDDB-VSSB | -0.3 | 30 | V |
输出信号电压 | OUTA 至 VSSA、OUTB 至 VSSB | -0.3 | VDDA/B + 0.3 | V |
OUTA 至 VSSA、OUTB 至 VSSB、200ns 瞬态 | -2 | VDDA/B + 0.3 | V | |
输入信号电压 | INA、INB、DIS、DT 至 GND | -0.3 | VCCI + 0.3 | V |
50ns INA、INB 瞬态 | -5 | VCCI + 0.3 | V | |
结温,TJ(2) | -40 | 150 | ℃ | |
贮存温度,Tstg | -65 | 150 | ℃ |
值 | 单位 | ||||
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V(ESD) | 静电放电 | 人体放电模型 (HBM),符合 AEC Q100-002 标准(1) | ±2000 | V | |
充电器件模型 (CDM),符合 AEC Q100-011 标准 | ±1000 |
最小值 | 最大值 | 单位 | |||
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VCCI | VCCI 输入电源电压 | 3 | 18 | V | |
VDDA、VDDB | 驱动器输出辅助电源 | UCC21520A 5V UVLO 版本 | 6.5 | 25 | V |
VDDA、VDDB | 驱动器输出辅助电源 | UCC21520 8V UVLO 版本 | 9.2 | 25 | V |
TJ | 结温 | -40 | 150 | ℃ |
热指标(1) | UCC21520-Q1 | 单位 | |
---|---|---|---|
DW-16 (SOIC) | |||
RθJA | 结至环境热阻 | 69.8 | °C/W |
RθJC(top) | 结至外壳(顶部)热阻 | 33.1 | °C/W |
RθJB | 结至电路板热阻 | 36.9 | °C/W |
ΨJT | 结至顶部(中心)特征参数 | 22.2 | °C/W |
ΨJB | 结至电路板特征参数 | 36 | °C/W |
参数 | 测试条件 | 最小值 | 典型值 | 最大值 | 单位 | |
---|---|---|---|---|---|---|
PD | 最大功耗(两侧) | VCCI = 5V,VDDA/VDDB = 20V,INA/B = 3.3V,460kHz 50% 占空比方波,CL=2.2nF,TJ=150℃,TA=25℃ | 950 | mW | ||
PDI | 最大功耗(发送器侧) | 50 | mW | |||
PDA、PDB | 最大功耗(每个驱动器侧) | 450 | mW |
参数 | 测试条件 | 规格 | 单位 | |
---|---|---|---|---|
一般信息 | ||||
CLR | 外部间隙(1) | 端子间的最短空间距离 | >8 | mm |
CPG | 外部爬电距离(1) | 端子间的最短封装表面距离 | >8 | mm |
DTI | 绝缘穿透距离 | 最小内部间隙 | >17 | µm |
CTI | 相对漏电起痕指数 | DIN EN 60112 (VDE 0303-11);IEC 60112 | > 600 | V |
材料组 | 符合 IEC 60664-1 | I | ||
过压类别(符合 IEC 60664-1) | 额定市电电压 ≤ 600VRMS | I-IV | ||
额定市电电压 ≤ 1000VRMS | I-III | |||
DIN EN IEC 60747-17 (VDE 0884-17) (2) | ||||
VIORM | 最大重复峰值隔离电压 | 交流电压(双极) | 2121 | VPK |
VIOWM | 最大隔离工作电压 | 交流电压(正弦波);时间依赖型电介质击穿 (TDDB) 测试 | 1500 | VRMS |
直流电压 | 2121 | VDC | ||
VIMP | 最大脉冲电压 | 在空气中进行测试,符合 IEC 62368-1 的 1.2/50µs 波形 | 7692 | VPK |
VIOTM | 最大瞬态隔离电压 | VTEST = VIOTM,t = 60s(鉴定测试); VTEST = 1.2 × VIOTM,t = 1s(100% 生产测试) |
8000 | VPK |
VIOSM | 最大浪涌隔离电压(3) | VIOSM ≥ 1.3 x VIMP;在油中测试(鉴定测试),1.2/50µs 波形,符合 IEC 62368-1 | 10000 | VPK |
qpd | 视在电荷(4) | 方法 a:I/O 安全测试子组 2/3 后,Vini = VIOTM,tini = 60s;Vpd(m) = 1.2 × VIORM,tm = 10s | ≤5 | pC |
方法 a:环境测试子组 1 后,Vini = VIOTM,tini = 60s;Vpd(m) = 1.6 × VIORM,tm = 10s | ≤5 | |||
方法 b1:常规测试(100% 生产测试)和预处理(类型测试),Vini = 1.2 × VIOTM,tini = 1s;Vpd(m) = 1.875 × VIORM,tm = 1s | ≤5 | |||
CIO | 势垒电容,输入至输出(5) | VIO = 0.4 × sin (2πft),f = 1MHz | 约 1.2 | pF |
RIO | 隔离电阻,输入至输出(5) | VIO = 500V,TA = 25°C | >1012 | Ω |
VIO = 500V,100°C ≤ TA ≤ 125°C | >1011 | |||
VIO = 500V,TS = 150°C | >109 | |||
污染等级 | 2 | |||
气候类别 | 40/125/21 | |||
UL 1577 | ||||
VISO | 可承受的隔离电压 | VTEST = VISO = 5700VRMS,t = 60s(鉴定测试);VTEST = 1.2 × VISO = 6840VRMS,t = 1s(100% 生产测试) | 5700 | VRMS |
参数 | 测试条件 | 侧 | 最小值 | 典型值 | 最大值 | 单位 | |
---|---|---|---|---|---|---|---|
IS | 安全输出电源电流 | RθJA = 69.8°C/W,VDDA/B = 15V,TJ = 150°C,TA = 25°C | 驱动器 A、驱动器 B | 58 | mA | ||
RθJA = 69.8°C/W,VDDA/B = 25V,TJ = 150°C,TA = 25°C | 34 | ||||||
PS | 安全电源 | RθJA = 69.8°C/W,TJ = 150°C,TA = 25°C | 输入 | 50 | mW | ||
驱动器 A | 870 | ||||||
驱动器 B | 870 | ||||||
总计 | 1790 | ||||||
TS | 最高安全温度(1) | 150 | °C |
参数 | 测试条件 | 最小值 | 典型值 | 最大值 | 单位 | |
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电源电流 | ||||||
IVCCI | VCCI 静态电流 | VINA = 0V,VINB = 0V | 1.4 | 2.0 | mA | |
IVDDA、IVDDB | VDDA 和 VDDB 静态电流 | VINA = 0V,VINB = 0V | 1.0 | 2.5 | mA | |
IVCCI | VCCI 工作电流 | (f = 500kHz) 每通道电流 | 3 | 3.5 | mA | |
IVDDA、IVDDB | VDDA 和 VDDB 工作电流 | (f = 500kHz) 每通道电流,COUT = 100pF | 2.5 | 4.2 | mA | |
VCC 电源电压欠压阈值 | ||||||
VVCCI_ON | UVLO 上升阈值 | 2.55 | 2.7 | 2.85 | V | |
VVCCI_OFF | UVLO 下降阈值 | 2.35 | 2.5 | 2.65 | V | |
VVCCI_HYS | UVLO 阈值迟滞 | 0.2 | V | |||
VDD 电源电压欠压阈值 | ||||||
VVDDA_ON、VVDDB_ON | UVLO 上升阈值 | 5V UVLO | 5.7 | 6.0 | 6.3 | V |
VVDDA_OFF、VVDDB_OFF | UVLO 下降阈值 | 5V UVLO | 5.4 | 5.7 | 6.0 | V |
VVDDA_HYS、VVDDB_HYS | UVLO 阈值迟滞 | 5V UVLO | 0.3 | V | ||
VVDDA_ON、VVDDB_ON | UVLO 上升阈值 | 8V UVLO | 7.7 | 8.5 | 8.9 | V |
VVDDA_OFF、VVDDB_OFF | UVLO 下降阈值 | 8V UVLO | 7.2 | 7.9 | 8.4 | V |
VVDDA_HYS、VVDDB_HYS | UVLO 阈值迟滞 | 8V UVLO | 0.6 | V | ||
INA、INB 和 ENABLE | ||||||
VINAH、VINBH、VENH | 输入高电平阈值电压 | 1.2 | 1.8 | 2 | V | |
VINAL、VINBL、VENL | 输入低电平阈值电压 | 0.8 | 1 | 1.2 | V | |
VINA_HYS、VINB_HYS、VEN_HYS | 输入阈值迟滞 | 0.8 | V | |||
VINA、VINB | 负瞬态,参考 GND,100ns 脉冲 | 未经量产测试,仅进行了基准测试 | -5 | V | ||
输出 | ||||||
IOA+、IOB+ | 峰值输出拉电流 | CVDD = 10µF,CLOAD = 0.18µF,f = 1kHz,台架测量 | 4 | A | ||
IOA-、IOB- | 峰值输出灌电流 | CVDD = 10µF,CLOAD = 0.18µF,f = 1kHz,台架测量 | 6 | A | ||
ROHA、ROHB | 高电平状态时的输出电阻 | IOUT = –10mA,TA = 25°C,ROHA、ROHB 并不表示驱动上拉性能。详细信息,请参阅节 5.10 和节 7.3.4 中的 tRISE。 | 5 | Ω | ||
ROLA、ROLB | 低电平状态时的输出电阻 | IOUT = 10mA;TA = 25°C | 0.55 | Ω | ||
VOHA、VOHB | 高电平状态时的输出电压 | VVDDA、VVDDB = 15V,IOUT = –10mA,TA = 25°C | 14.95 | V | ||
VOLA、VOLB | 低电平状态时的输出电压 | VVDDA、VVDDB = 15V,IOUT = 10mA,TA = 25°C | 5.5 | mV |
死区时间和重叠编程 | 最小值 | 标称值 | 最大值 | 单位 | |
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DT | DT 引脚连接至 VCCI | 由 INA、INB 确定的重叠 | 由 INA、INB 确定的重叠 | 由 INA、INB 确定的重叠 | ns |
DT | 死区时间,RDT = 10kΩ | 80 | 100 | 120 | ns |
DT | 死区时间,RDT = 20 kΩ | 160 | 200 | 240 | ns |
DT | 死区时间,RDT = 50 kΩ | 400 | 500 | 600 | ns |
参数 | 测试条件 | 最小值 | 典型值 | 最大值 | 单位 | |
---|---|---|---|---|---|---|
tRISE | 输出上升时间,20% 至 80% 测量点 | COUT = 1.8nF | 6 | 16 | ns | |
tFALL | 输出下降时间,90% 至 10% 测量点 | COUT = 1.8nF | 7 | 12 | ns | |
tPWmin | 最小脉宽 | 低于最小值时输出关闭,COUT = 0pF | 20 | ns | ||
tPDHL | 从 INx 至 OUTx 下降沿的传播延迟 | 26 | 33 | 45 | ns | |
tPDLH | 从 INx 至 OUTx 上升沿的传播延迟 | 26 | 33 | 45 | ns | |
tPWD | 脉宽失真 |tPDLH – tPDHL| | 6 | ns | |||
tDM | 双通道驱动器的传播延迟匹配 | 输入脉宽 = 100ns,500kHz,TJ = -40°C 至 -10°C |tPDLHA – tPDLHB|,|tPDHLA – tPDHLB| |
6.5 | ns | ||
tDM | 双通道驱动器的传播延迟匹配 | 输入脉宽 = 100ns,500kHz,TJ = -10°C 至 +150°C |tPDLHA – tPDLHB|,|tPDHLA – tPDHLB| |
5 | ns | ||
tVCCI+ to OUT | VCCI 上电延迟时间:UVLO 上升至 OUTA、OUTB | INA 或 INB 连接到 VCCI | 50 | μs | ||
tVDD+ to OUT | VDDA。VDDB 上电延迟时间:UVLO 上升至 OUTA、OUTB | INA 或 INB 连接到 VCCI | 10 | μs | ||
|CMH| | 高电平共模瞬态抗扰度(请参阅节 6.6) | GND 与 VSSA/B 的压摆率,INA 和 INB 都连接至 GND 或 VCCI;VCM = 1500V | 125 | V/ns | ||
|CML| | 低电平共模瞬态抗扰度(请参阅节 6.6) | GND 与 VSSA/B 的压摆率,INA 和 INB 都连接至 GND 或 VCCI;VCM = 1500V | 125 | V/ns |
VDDA = VDDB = 15V,VCCI = 3.3V,TA = 25°C,无负载(除非另有说明)。