ADUM4146提供故障检测、米勒钳位的11A高压隔离双极性栅极驱动器技术手册

概述
ADuM4146是一款单通道栅极驱动器，专门针对驱动碳化硅(SiC)、金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)进行了优化。ADI公司的iCoupler ^®^ 技术在输入信号与输出栅极驱动器之间实现隔离。

ADuM4146包含米勒箝位，以便栅极电压小于2 V时实现稳健的SiC单轨电源关断。输出侧可以由单电源或双电源供电，是否使能米勒箝位功能也可以进行配置。

ADI公司芯片级变压器还提供芯片高压侧与低压侧之间的控制信息隔离通信。芯片状态信息可从专用输出读取。当器件副边出现故障时，可以在原边对复位操作进行控制。

去饱和检测电路集成在ADuM4146上，提供高压短路SiC工作保护。去饱和保护包含降低噪声干扰的功能，比如在开关动作之后提供300ns的屏蔽时间，用来屏蔽初始导通时产生的电压尖峰（参见数据手册中的图17）。可选内部500 μA电流源有助于降低器件数量；如需提高抗噪水平，内部消隐开关也支持使用外部电流源。

考虑到通用SiC和绝缘栅极双极性晶体管(IGBT)电平，A级副边欠压闭锁(UVLO)设置为14.5 V，B级和C级设置为11.5 V（典型值）。
数据表：*附件：ADUM4146提供故障检测、米勒钳位的11A高压隔离双极性栅极驱动器技术手册.pdf

应用

• SiC/MOSFET/IGBT栅极驱动器
• 光伏(PV)逆变器
• 电机驱动器
• 电源

特性

• 11 A 短路拉电流（0 Ω 栅极电阻）
• 9 A 短路灌电流（0 Ω 栅极电阻）
• 4.61 A 峰值电流（2 Ω 栅极电阻）
• 输出功率套件电阻：<1 Ω
• 输出电压范围高达 30 V
• VDD2 上存在多个欠压锁定 (UVLO) 选项
  • A 级：VDD2 上的 14.5 V（典型值）UVLO 正向阈值
  • B 级和 C 级：VDD2 上的 11.5 V（典型值）UVLO 正向阈值
• VDD1 输入电压范围为 2.5 V 至 6 V
• 去饱和保护
  • 发生去饱和故障时软关断
• 多种去饱和检测比较器电压
  • B 级：9.2 V（典型值）
  • A 级和 C 级：3.5 V（典型值）
• 具有栅极感应输入的米勒箝位输出
• 隔离式故障和就绪功能
• 低传播延迟：75 ns（典型值）
• 工作温度范围：−40°C 至 +125°C
• 爬电距离：8.3 mm（最小值）
• CMTI：100 kV/μs
• 安全和监管审批（申请中）
  • 5000 V rms 持续 1 分钟，符合 UL 1577 标准
  • CSA 元件验收通知 5A
  • DIN V VDE V 0884-11
  • VIORM = 2150 V 峰值

框图

引脚配置描述

典型性能特征

应用信息

PCB布局

ADuM4146碳化硅（SiC）栅极驱动器无需外部接口电路用于逻辑接口。在输入和输出电源引脚处需要进行电源去耦。在输入电源引脚处使用一个0.01μF至0.1μF的小型陶瓷电容，以提供最佳的高频去耦。在输出电源引脚VDD2处，建议从VDD2到GND2添加10μF电容，为驱动ADuM4146输出的栅极电容提供所需的电荷。从VDD2到VS2再添加一个10μF电容可进一步改善去耦效果。在输出电源引脚处，应避免在旁路电容上使用过孔，可采用多个过孔来降低旁路电感。较小的输入或输出电源引脚两端的总引线长度不得超过5mm。

传播延迟相关参数

传播延迟是指逻辑信号通过一个组件所需的时间。传播延迟到输出可以与传播延迟到高或低有所不同。ADuM4146将tDLH指定为输入逻辑高阈值（VIH）上升到输出逻辑高阈值（VOH）的10%所需的时间（见图16）。同样，下降传播延迟（tDHL）定义为输入逻辑低阈值（VIL）下降到输出逻辑低阈值（VOL）的90%所需的时间。上升和下降时间取决于负载条件，并且不包含在传播延迟中，传播延迟是栅极驱动器的行业标准。

传播延迟偏差是指在相同温度、输入电压和负载条件下，多个ADuM4146组件之间传播延迟的最大差异。

保护特性

• 故障报告 ：ADuM4146为碳化硅金属 - 氧化物半导体场效应晶体管（SiC MOSFET）运行期间可能出现的故障提供保护。主要故障情况是去饱和。如果检测到饱和，ADuM4146会关闭栅极驱动，并将FAULT引脚置为低电平。输出保持禁用状态，直到RESET引脚被拉低至少500ns，然后再拉高。RESET引脚拉低时，FAULT引脚再次变为低电平。只要RESET引脚保持低电平，输出就保持禁用状态。RESET引脚内部有一个300 kΩ下拉电阻。
• 去饱和检测 ：与ADuM4146相连的SiC MOSFET相关电路偶尔会出现组件故障或错误。例如，电感器和电机绕组短路，或电源和接地母线短路。由此产生的过电流会使SiC MOSFET的漏极到源极电压过高。为检测这种情况并降低对MOSFET造成损坏的可能性，ADuM4146使用去饱和阈值（VDESAT_TH）。对于B级器件，该阈值为9.2V；对于A级和C级器件，该阈值为3.5V。当高侧驱动器或低侧驱动器检测到这种情况时，SiC MOSFET会关闭。此时，FAULT引脚会变为低电平。内部电流约为500μA，还可选择使用外部电流源或上拉电阻来提高充电电流。ADuM4146具有内置的消隐时间，以防止在SiC MOSFET首次导通时触发去饱和检测（报告）。消隐时间到故障引脚的时间小于2μs。将RESET引脚拉低可清除故障。RESET引脚具有500ns的内部去抖动时间（tDEB_RESET），如图17所示，提供300ns的屏蔽时间，在SiC MOSFET导通初期，使连接到地的内部开关保持闭合。