ZHCABU4B June   2020  – October 2022 UCC21710-Q1 , UCC21732-Q1 , UCC5870-Q1

 

  1.   使用隔离式 IGBT 和 SiC 栅极驱动器的 HEV/EV 牵引逆变器设计指南
  2. 1引言
  3. 2HEV/EV 概要
    1. 2.1 HEV/EV 架构
    2. 2.2 HEV/EV 牵引逆变器系统架构
    3. 2.3 HEV/EV 牵引逆变器系统性能影响
  4. 3HEV/EV 牵引逆变器驱动级的设计
    1. 3.1  UCC217xx-Q1 简介
    2. 3.2  使用 UCC217xx-Q1 设计牵引逆变器驱动系统
    3. 3.3  保护特性的说明
    4. 3.4  UCC217xx-Q1 的保护特性
    5. 3.5  UCC217xx-Q1 保护和监控特性描述
      1. 3.5.1 初级侧和次级侧 UVLO 和 OVLO
      2. 3.5.2 过流 (OC) 和去饱和 (DESAT) 检测
      3. 3.5.3 2 级和软关断
      4. 3.5.4 开关管栅极电压 (VGE/VGS) 监控
      5. 3.5.5 开关管防击穿
      6. 3.5.6 集成式内部或外部米勒钳位
      7. 3.5.7 隔离式模拟至 PWM 通道
      8. 3.5.8 短路钳位
      9. 3.5.9 有源下拉
    6. 3.6  UCC5870-Q1 简介
    7. 3.7  使用 UCC5870-Q1 设计牵引逆变器驱动系统
    8. 3.8  保护特性的说明
    9. 3.9  UCC5870-Q1 的保护特性
    10. 3.10 UCC5870-Q1 保护和监控特性描述
      1. 3.10.1  初级侧和次级侧 UVLO 和 OVLO
      2. 3.10.2  可编程去饱和 (DESAT) 检测和过流 (OC)
      3. 3.10.3  可调 2 级或软关断
      4. 3.10.4  有源高压钳位
      5. 3.10.5  开关管栅极电压 (VGE/VGS) 监控
      6. 3.10.6  栅极阈值电压监控器
      7. 3.10.7  开关管防击穿
      8. 3.10.8  主动短路 (ASC)
      9. 3.10.9  集成式内部或外部米勒钳位
      10. 3.10.10 隔离式模数转换器
        1. 3.10.10.1 功率晶体管的温度监控
      11. 3.10.11 短路钳位
      12. 3.10.12 有源和无源下拉
      13. 3.10.13 驱动器 IC 的热关断和温度警告
      14. 3.10.14 时钟监控器和 CRC
      15. 3.10.15 SPI 和寄存器数据保护
  5. 4隔离式偏置电源架构
  6. 5总结
  7. 6参考文献
  8. 7修订历史记录

UCC5870-Q1 简介

UCC5870-Q1 器件是一款 TI 功能安全合规型隔离式单通道栅极驱动器,旨在驱动 EV/HEV 应用中的高功率 SiC MOSFET 和 IGBT。输入侧通过 SiO2 电容隔离技术与输出侧相隔离,支持高达 1kVRMS 的工作电压,隔离栅寿命超过 40 年,并提供低器件间偏移和大于 100V/ns 的共模噪声抗扰度 (CMTI)。

UCC5870-Q1 是一款受平台支持的器件。凭借 SPI 可编程消隐时间、抗尖峰脉冲、阈值、功能使能和故障处理的灵活性,UCC5870-Q1 能够支持各种不同应用中使用的 IGBT 或 SiC 功率晶体管。UCC5870-Q1 集成了大多数牵引逆变器应用所需的所有保护特性。此外,15A 栅极驱动能力消除了对外部升压电路的需求,从而减小了整体解决方案的尺寸。集成式米勒钳位电路可在瞬态事件期间使栅极保持关断状态,并可配置为使用内部 4A 下拉电流或驱动外部 n 沟道 MOSFET。UCC5870-Q1 集成了功率晶体管的所有保护特性,它支持 DESAT 和基于电阻器的过流保护;内置了负温度系数功率晶体管温度传感器监测器,用于向主机发出警报并防止因开关中的过热情况而造成损坏;集成了一个基于齐纳击穿的钳位功能来减少栅极驱动,从而减少由于电感反冲而在关断期间出现过压尖峰时的过冲能量;集成了实时栅极监测功能,可确保与功率晶体管正确连接,并向主机发出栅极驱动器路径故障警报。

UCC5870-Q1 内置一个 10 位 ADC,用于提供有关开关管温度、栅极驱动器温度或必须在栅极驱动器次级(高压)侧监测的任何电压的信息。有六个输入 (AIX) 可用于使用 ADC 测量电压。这样可以方便地获取有关直流链路电压的信息,或在运行期间测量功率晶体管的 VCE/VDS 电压。ADC 采用“中心模式”运行以确保低噪声测量,也可以在传统的“边沿模式”下使用,以在 PWM 周期内实现尽可能多的测量。除了通过 SPI 读回 ADC 信息外,DOUT 功能还提供一个反馈信号,即可以在初级侧实时监控、由用户选择的一个 AIx 电压。

UCC5870-Q1 集成了许多安全诊断功能,使设计人员能够更轻松地实施 ASIL 等级系统。这款栅极驱动器 IC 本身具有针对所有保护特性的诊断功能以及针对电路的潜在故障检测功能。使用开漏输出指示故障,使用 SPI 回读可以轻松确定具体故障。除了所有安全诊断功能外,该 IC 还集成了初级侧和次级侧“主动短路”电路,为系统设计人员提供了一条次级路径,用于在电机控制器失效情形中控制牵引逆变器的零矢量状态。