ZHCSRY3A april 2023 – august 2023 UCC14131-Q1
PRODUCTION DATA
UCC14131-Q1 器件适用于布板空间有限且需要更多集成的应用，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最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、低辐射隔离式直流/直流转换器，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直流/直流转换器中 GaN、SiC 或 IGBT 功率器件的栅极驱动器供电。此直流/直流转换器提供大于 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。
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 1000VRMS 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。电源传输到次级侧输出级，并调节到 (VDD–VEE) 引脚和 FBVDD 引脚之间连接的电阻分压器（相对于 VEE 引脚）设置的电平。输出电压通过外部电阻分压器进行调节，从而实现宽 (VDD–VEE) 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–VEE)，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。
UCC14131-Q1 可以使用 VEE 作为公共参考点来提供双输出，例如 12V 和 5V 输出。采用此配置时，该器件适合与 LMG3422R030 等 GaN 功率级一起使用，来提供栅极驱动器电源，以及数字隔离器所需的 5V 电源。
UCC14131-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。借助外部限流电阻器，设计人员可以根据栅极驱动系统的需求对灌电流和拉电流峰值进行编程。
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，用于监控直流/直流转换器的状态，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大约为 tSOFT_START_TIME_OUTms，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 tSOFT_START_TIME_OUTms 软启动看门狗计时器保护时间内上电，因此器件会锁存以提供保护。可通过切换 ENA 引脚或为 VVIN 下电上电来复位锁存器。
输出负载必须保持低电平，直到启动完成且 PG 引脚变为低电平。上电时，在 PG 引脚指示电源正常之前，请勿对 (VDD–VEE) 或 (COM–VEE) 输出施加重负载，避免通过提供电源来斜升电压的问题。
TI 建议使用 PG 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。PG 输出通过提供有关 (VDD–VEE) 和 (COM–VEE) 输出何时都达到其调节阈值 ±10% 范围内的可靠闭环指示，消除了输出何时就绪的任何歧义。
在 PG 变为低电平之前，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 tSOFT_START_TIME_OUTms 时发生。PG 状态输出指示电源在 (VDD–VEE) 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 PG，请确保主机在 VVIN > VVIN_UVLOP 且 ENA 变为高电平 35ms 之前，不会开始将 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。