ZHCSY93B April   2025  – November 2025 UCC34141-Q1

ADVANCE INFORMATION  

  1.   1
  2. 特性
  3. 应用
  4. 说明
  5. 器件比较
  6. 引脚配置和功能
  7. 规格
    1. 6.1 绝对最大额定值
    2. 6.2 ESD 等级
    3. 6.3 建议运行条件
    4. 6.4 热性能信息
    5. 6.5 绝缘规格
    6. 6.6 电气特性
    7. 6.7 安全相关认证
    8. 6.8 典型特性
  8. 详细说明
    1. 7.1 概述
    2. 7.2 功能方框图
    3. 7.3 特性说明
      1. 7.3.1 功率级运行
        1. 7.3.1.1 VDD-COM 电压调节
        2. 7.3.1.2 COM-VEE 电压调节
        3. 7.3.1.3 COM-VEE 输出能力
      2. 7.3.2 输出电压软启动
      3. 7.3.3 ENA 和电源正常
      4. 7.3.4 保护功能
        1. 7.3.4.1 输入欠压锁定
        2. 7.3.4.2 输入过压锁定
        3. 7.3.4.3 输出欠压保护
        4. 7.3.4.4 输出过压保护
        5. 7.3.4.5 过热保护
        6. 7.3.4.6 BSW 引脚故障保护
    4. 7.4 器件功能模式
  9. 应用和实施
    1. 8.1 应用信息
    2. 8.2 典型应用
      1. 8.2.1 设计要求
      2. 8.2.2 详细设计过程
        1. 8.2.2.1 VDD-COM 电压调节
        2. 8.2.2.2 COM-VEE 电压调节和单路输出配置
    3. 8.3 系统示例
    4. 8.4 电源相关建议
    5. 8.5 布局
      1. 8.5.1 布局指南
      2. 8.5.2 布局示例
  10. 器件和文档支持
    1. 9.1 第三方产品免责声明
    2. 9.2 文档支持
      1. 9.2.1 相关文档
    3. 9.3 接收文档更新通知
    4. 9.4 支持资源
    5. 9.5 商标
    6. 9.6 静电放电警告
    7. 9.7 术语表
  11. 10修订历史记录
  12. 11机械、封装和可订购信息
    1. 11.1 封装信息
    2. 11.2 卷带包装信息
    3. 11.3 机械数据

概述

UCC34141-Q1 器件适用于布板空间有限且需要更多集成的应用。该器件还适用于为满足所需隔离规范而采用体积庞大且价格昂贵的电源变压器的超高电压应用。器件具有低厚度、低重心和轻重量特性,与使用大型大体积变压器的系统相比,可提供更高的振动耐受度。该器件易于使用,可在优化栅极电压来实现更高效率时根据需要灵活调整正负输出电压,同时以其严格的电压调节精度保护栅极氧化物免受过应力影响。

这款器件集成了一个高效、低辐射隔离式 DC/DC 转换器,可为牵引逆变器电机驱动、车载充电器 (OBC)、服务器通信电源整流器、工业电机驱动器或其他高压 DC/DC 转换器中 SiC 或 IGBT 功率器件的栅极驱动器供电。此直流/直流转换器可提供大于 1.5W 的功率。

集成式直流/直流转换器采用开关模式操作和专有的电路技术来降低功率损耗并提高效率。专用控制机制、时钟方案和片上变压器带来了高效率和低辐射发射。

集成变压器可在宽温度范围内提供电力输送,同时保持 5000VRMS 隔离和 1202VRMS 连续工作电压。变压器的低隔离电容可提供高 CMTI,从而实现快速 dv/dt 开关和更高的开关频率,同时降低噪声。

VIN 电源为初级侧电源控制器供电,该控制器负责开关连接到集成式变压器的输入级。电源会传输到次级侧输出级,并通过 VDD 引脚和 FBVDD 引脚之间(相对于 COMA 引脚)连接的电阻分压器调节至设定的水平。输出电压通过外部电阻分压器进行调节,从而实现宽 (VDD–COM) 范围。

为了获得理想性能,请确保 VVIN 输入电压保持在建议的工作电压范围内。请勿超过绝对最大额定电压,避免输入引脚承受过大的应力。

快速滞环反馈突发控制环路监控 (VDD–COM),并确保输出电压保持在迟滞范围内,同时在负载和线路瞬态期间具有低过冲和下冲。突发控制环路可在满载情况下实现高效运行,并允许在整个 VVIN 范围内实现宽范围的输出电压可调性。欠压锁定 (UVLO) 保护功能可监控输入电压引脚 VIN,并具有迟滞和输入滤波器,确保在嘈杂条件下实现稳健的系统性能。过压锁定 (OVLO) 保护可监控输入电压引脚 VIN,通过禁用开关并降低内部峰值电压来防止过压应力。在整个上电时间内提供受控软启动时序,可在为输出电容器和负载充电的同时限制峰值输入浪涌电流。

UCC34141-Q1 还可以提供第二个输出轨 (COM–VEE),用作栅极驱动器的负偏置,可实现更快的 IGBT 关断开关,还可在 SiC 器件快速开关期间防止不必要的导通。(COM – VEE) 具有一个简单、快速且高效的偏置控制器,可确保在 PWM 开关期间调节正负电源轨。在这种情况下,COM 引脚用作公共参考点。COM 引脚连接到 SiC 器件的源极或 IGBT 器件的发射极。

故障保护和电源正常状态引脚为主机控制器提供了一种机制,用于监控 DC/DC 转换器的状态,并为栅极驱动器提供正确的电源和 PWM 控制信号时序控制。故障保护包括欠压、过压、过热关断和隔离通道通信接口看门狗计时器。

典型的软启动斜升时间低于 tSSTO,但会根据输入电压、输出电压、输出电容和负载而变化。如果任一输出短路或过载,器件将无法在 tSSTO 软启动时间内加电,因此器件会关断。器件的故障响应因 表 4-1 中列出的器件型号而异。对于闭锁操作,该器件将关断和闭锁以实现保护,并且可以通过切换 ENA 引脚或复位 VVIN 来复位。对于自动重启操作,器件会关闭,并且 tRESTART 的自动重启计时器将在此后启动,然后器件将在该计时器到期后尝试自动重启。如果故障已消除,器件将成功软启动至稳压状态。如果故障条件仍然存在,器件将再次关断并尝试再次自动重启。只要发生故障,该器件就能够在断续模式下安全地连续运行。

UCC34141-Q1 有一个电源正常指示器,根据 表 4-1 中列出的器件型号,有效极性为高电平或低电平。输出负载必须保持在低水平,直到启动完成且电源正常引脚变为有效。为了成功实现软启动,请勿在电源正常引脚指示有效状态之前,对 (VDD–COM) 或 (COM–VEE) 输出施加重负载。

TI 建议使用电源正常状态指示器作为开始将 PWM 信号传输至栅极驱动器的触发点。电源正常输出通过提供有关 (VDD–COM) 和 (COM–VEE) 输出何时会达到其 ±10% 的调节阈值的可靠闭环指示,消除了有关输出何时就绪的任何歧义。

在电源正常变为有效之前,请勿让主机开始将 PWM 传输到栅极驱动器。此操作通常在 VVIN > VVIN_UVLOP 且 ENA 变为高电平后不到 tSSTO 时发生。电源正常状态输出指示电源在 (VDD–COM) 和 (COM–VEE) 软启动后正常,并且处于 ±10% 的调节范围内。

如果主机不监测电源正常,建议主机在 VVIN > VVIN_UVLOP 且 ENA 变为高电平后 50ms 之内,不会将 PWM 传输到栅极驱动器,以便在 VDD 和 VEE 软启动后有足够的时间使电源正常。