ZHCSRY3A april 2023 – august 2023 UCC14131-Q1
PRODUCTION DATA
UCC14131-Q1 器件適用于布板空間有限且需要更多集成的應用，還適用于為滿足所需隔離規范而采用體積龐大且價格昂貴的電源變壓器的超高電壓應用。器件具有低厚度、低重心和輕重量特性，與使用大型大體積變壓器的系統相比，可提供更高的振動耐受度。該器件易于使用，可在優化柵極電壓來實現最高效率時根據需要靈活調整正負輸出電壓，同時以其嚴格的電壓調節精度保護柵極氧化物免受過應力影響。
這款器件集成了一個高效、低輻射隔離式直流/直流轉換器，可為牽引逆變器電機驅動、車載充電器 (OBC)、服務器通信電源整流器、工業電機驅動器或其他高壓直流/直流轉換器中 GaN、SiC 或 IGBT 功率器件的柵極驅動器供電。此直流/直流轉換器提供大于 1.5W 的功率。
集成式直流/直流轉換器采用開關模式操作和專有的電路技術來降低功率損耗并提高效率。專用控制機制、時鐘方案和片上變壓器帶來了高效率和低輻射。
集成變壓器可在寬溫度范圍內提供電力輸送，同時保持 5000VRMS 隔離和 1000VRMS 連續工作電壓。變壓器的低隔離電容可提供高 CMTI，從而實現快速 dv/dt 開關和更高的開關頻率，同時降低噪聲。
VIN 電源為初級側電源控制器供電，該控制器負責開關連接到集成式變壓器的輸入級。電源傳輸到次級側輸出級，并調節到 (VDD–VEE) 引腳和 FBVDD 引腳之間連接的電阻分壓器（相對于 VEE 引腳）設置的電平。輸出電壓通過外部電阻分壓器進行調節，從而實現寬 (VDD–VEE) 范圍。
為了獲得理想性能，請確保 VVIN 輸入電壓保持在建議的工作電壓范圍內。請勿超過絕對最大額定電壓，避免輸入引腳承受過大的應力。
快速滯環反饋突發控制環路監控 (VDD–VEE)，并確保輸出電壓保持在遲滯范圍內，同時在負載和線路瞬態期間具有低過沖和下沖。突發控制環路可在滿載情況下實現高效運行，并允許在整個 VVIN 范圍內實現寬范圍的輸出電壓可調性。欠壓鎖定 (UVLO) 保護功能可監控輸入電壓引腳 VIN，并具有遲滯和輸入濾波器，確保在嘈雜條件下實現穩健的系統性能。過壓鎖定 (OVLO) 保護可監控輸入電壓引腳 VIN，通過禁用開關并降低內部峰值電壓來防止過壓應力。在整個上電時間內提供受控軟啟動時序，可在為輸出電容器和負載充電的同時限制峰值輸入浪涌電流。
UCC14131-Q1 可以使用 VEE 作為公共參考點來提供雙輸出，例如 12V 和 5V 輸出。采用此配置時，該器件適合與 LMG3422R030 等 GaN 功率級一起使用，來提供柵極驅動器電源，以及數字隔離器所需的 5V 電源。
UCC14131-Q1 還可以提供第二個輸出軌 (COM–VEE)，用作柵極驅動器的負偏置，可實現更快的 IGBT 關斷開關，還可在 SiC 器件快速開關期間防止不必要的導通。(COM–VEE) 具有一個簡單、快速且高效的偏置控制器，可確保在 PWM 開關期間調節正負電源軌。在這種情況下，COM 引腳用作公共參考點。COM 引腳連接到 SiC 器件的源極或 IGBT 器件的發射極。借助外部限流電阻器，設計人員可以根據柵極驅動系統的需求對灌電流和拉電流峰值進行編程。
故障保護和電源正常狀態引腳為主機控制器提供了一種機制，用于監控直流/直流轉換器的狀態，并為柵極驅動器提供正確的電源和 PWM 控制信號時序控制。故障保護包括欠壓、過壓、過熱關斷和隔離通道通信接口看門狗計時器。
典型的軟啟動斜升時間大約為 tSOFT_START_TIME_OUTms，但會根據輸入電壓、輸出電壓、輸出電容和負載而變化。如果任一輸出短路或過載，器件將無法在 tSOFT_START_TIME_OUTms 軟啟動看門狗計時器保護時間內上電，因此器件會鎖存以提供保護。可通過切換 ENA 引腳或為 VVIN 下電上電來復位鎖存器。
輸出負載必須保持低電平，直到啟動完成且 PG 引腳變為低電平。上電時，在 PG 引腳指示電源正常之前，請勿對 (VDD–VEE) 或 (COM–VEE) 輸出施加重負載，避免通過提供電源來斜升電壓的問題。
TI 建議使用 PG 狀態指示器作為開始將 PWM 信號傳輸至柵極驅動器的觸發點。PG 輸出通過提供有關 (VDD–VEE) 和 (COM–VEE) 輸出何時都達到其調節閾值 ±10% 范圍內的可靠閉環指示，消除了輸出何時就緒的任何歧義。
在 PG 變為低電平之前，請勿讓主機開始將 PWM 傳輸到柵極驅動器。此操作通常在 VVIN > VVIN_UVLOP 且 ENA 變為高電平后不到 tSOFT_START_TIME_OUTms 時發生。PG 狀態輸出指示電源在 (VDD–VEE) 和 (COM–VEE) 軟啟動后正常，并且處于 ±10% 的調節范圍內。
如果主機不監測 PG，請確保主機在 VVIN > VVIN_UVLOP 且 ENA 變為高電平 35ms 之前，不會開始將 PWM 傳輸到柵極驅動器，以便在 VDD 和 VEE 軟啟動后有足夠的時間使電源正常。