ZHCSSG2 june 2023 – june 2023 UCC14140-Q1
PRODUCTION DATA
UCC14140-Q1 器件適用于布板空間有限且需要更多集成的應(yīng)用，還適用于為滿足所需隔離規(guī)范而采用體積龐大且價(jià)格昂貴的電源變壓器的超高電壓應(yīng)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(tǒng)相比，可提供更高的振動(dòng)耐受度。該器件易于使用，可在優(yōu)化柵極電壓來(lái)實(shí)現(xiàn)最高效率時(shí)根據(jù)需要靈活調(diào)整正負(fù)輸出電壓，同時(shí)以其嚴(yán)格的電壓調(diào)節(jié)精度保護(hù)柵極氧化物免受過(guò)應(yīng)力影響。
這款器件集成了一個(gè)高效、低輻射隔離式直流/直流轉(zhuǎn)換器，可為牽引逆變器電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、工業(yè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器或其他高壓直流/直流轉(zhuǎn)換器中的 SiC 或 IGBT 功率器件的柵極驅(qū)動(dòng)器供電。對(duì)于穩(wěn)壓電源軌的 10.8V < VVIN < 13.2V，此直流/直流轉(zhuǎn)換器可提供高于 1.5W 的功率，而對(duì)于直接連接到 12V 電池的 8V < VVIN < 18V，則可提供 1W 功率。
集成式直流/直流轉(zhuǎn)換器采用開(kāi)關(guān)模式操作和專(zhuān)有的電路技術(shù)來(lái)降低功率損耗并提高效率。專(zhuān)用控制機(jī)制、時(shí)鐘方案和片上變壓器帶來(lái)了高效率和低輻射。
集成變壓器可在寬溫度范圍內(nèi)提供電力輸送，同時(shí)保持 3000VRMS 隔離和 850VRMS 連續(xù)工作電壓。變壓器的低隔離電容可提供高 CMTI，從而實(shí)現(xiàn)快速 dv/dt 開(kāi)關(guān)和更高的開(kāi)關(guān)頻率，同時(shí)降低噪聲。
VVIN 電源為初級(jí)側(cè)電源控制器供電，該控制器負(fù)責(zé)開(kāi)關(guān)連接到集成式變壓器的輸入級(jí)。電源傳輸?shù)酱渭?jí)側(cè)輸出級(jí)，并調(diào)節(jié)到 (VDD–VEE) 引腳和 FBVDD 引腳之間連接的電阻分壓器（相對(duì)于 VEE 引腳）設(shè)置的電平。輸出電壓通過(guò)外部電阻分壓器進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)寬 (VDD–VEE) 范圍。
為了獲得理想性能，請(qǐng)確保 VVIN 輸入電壓保持在建議的工作電壓范圍內(nèi)。請(qǐng)勿超過(guò)絕對(duì)最大額定電壓，避免輸入引腳承受過(guò)大的應(yīng)力。
快速滯環(huán)反饋突發(fā)控制環(huán)路監(jiān)控 (VDD–VEE)，并確保輸出電壓保持在遲滯范圍內(nèi)，同時(shí)在負(fù)載和線路瞬態(tài)期間具有低過(guò)沖和下沖。突發(fā)控制環(huán)路可在滿載條件下實(shí)現(xiàn)高效運(yùn)行，并可在整個(gè) VVIN 范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)寬 VOUT 調(diào)節(jié)能力。欠壓鎖定 (UVLO) 保護(hù)功能可監(jiān)控輸入電壓引腳 VVIN，并具有遲滯和輸入濾波器，確保在嘈雜條件下實(shí)現(xiàn)穩(wěn)健的系統(tǒng)性能。過(guò)壓鎖定 (OVLO) 保護(hù)可監(jiān)控輸入電壓引腳 VIN，通過(guò)禁用開(kāi)關(guān)并降低內(nèi)部峰值電壓來(lái)防止過(guò)壓應(yīng)力。在整個(gè)上電時(shí)間內(nèi)提供受控軟啟動(dòng)時(shí)序，可在為輸出電容器和負(fù)載充電的同時(shí)限制峰值輸入浪涌電流。
UCC14140-Q1 還提供了第二個(gè)輸出軌 (COM–VEE)，用作柵極驅(qū)動(dòng)器的負(fù)偏置，可實(shí)現(xiàn)更快的 IGBT 關(guān)斷開(kāi)關(guān)，還可在 SiC 器件快速開(kāi)關(guān)期間防止不必要的導(dǎo)通。(COM–VEE) 具有一個(gè)簡(jiǎn)單、快速且高效的偏置控制器，可確保在 PWM 開(kāi)關(guān)期間調(diào)節(jié)正負(fù)電源軌。COM 引腳可連接 SiC 器件的源極或 IGBT 器件的發(fā)射極。借助外部限流電阻器，設(shè)計(jì)人員可以根據(jù)柵極驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的需求對(duì)灌電流和拉電流峰值進(jìn)行編程。
故障保護(hù)和電源正常狀態(tài)引腳為主機(jī)控制器提供了一種機(jī)制，用于監(jiān)控直流/直流轉(zhuǎn)換器的狀態(tài)，并為柵極驅(qū)動(dòng)器提供正確的電源和 PWM 控制信號(hào)時(shí)序控制。故障保護(hù)包括欠壓、過(guò)壓、過(guò)熱關(guān)斷和隔離通道通信接口看門(mén)狗計(jì)時(shí)器。
典型的軟啟動(dòng)斜升時(shí)間大約為 3ms，但會(huì)根據(jù)輸入電壓、輸出電壓、輸出電容和負(fù)載而變化。如果任一輸出短路或過(guò)載，器件將無(wú)法在 28.4ms 軟啟動(dòng)看門(mén)狗計(jì)時(shí)器保護(hù)時(shí)間內(nèi)上電，因此器件會(huì)鎖存以提供保護(hù)。可通過(guò)切換 ENA 引腳或?yàn)?VIN 下電上電來(lái)復(fù)位鎖存器。
輸出負(fù)載必須保持低電平，直到啟動(dòng)完成且 PG 引腳為低電平。上電時(shí)，在 PG 引腳指示電源正常（拉低邏輯電平）之前，請(qǐng)勿對(duì) (VDD–VEE) 或 (COM–VEE) 輸出施加重負(fù)載，避免通過(guò)提供電源來(lái)斜升電壓的問(wèn)題。
TI 建議使用 PG 狀態(tài)指示器作為開(kāi)始將 PWM 信號(hào)傳輸至柵極驅(qū)動(dòng)器的觸發(fā)點(diǎn)。PG 輸出通過(guò)提供有關(guān) (VDD–VEE) 和 (COM–VEE) 輸出何時(shí)都達(dá)到其調(diào)節(jié)閾值 ±10% 范圍內(nèi)的可靠閉環(huán)指示，消除了輸出何時(shí)就緒的任何歧義。
在 PG 變?yōu)榈碗娖街埃?qǐng)勿讓主機(jī)開(kāi)始將 PWM 傳輸?shù)綎艠O驅(qū)動(dòng)器。此操作通常在 VVIN > VVIN_UVLOP 且 ENA 變?yōu)楦唠娖胶蟛坏?28.4ms 時(shí)發(fā)生。PG 狀態(tài)輸出指示電源在 (VDD–VEE) 和 (COM–VEE) 軟啟動(dòng)后正常，并且處于 ±10% 的調(diào)節(jié)范圍內(nèi)。
如果主機(jī)不監(jiān)測(cè) PG，請(qǐng)確保主機(jī)在 VVIN > VVIN_UVLOP 且 ENA 變?yōu)楦唠娖?35ms 之前，不會(huì)開(kāi)始將 PWM 傳輸?shù)綎艠O驅(qū)動(dòng)器，以便在 VDD 和 VEE 軟啟動(dòng)后有足夠的時(shí)間使電源正常。