概述
ADuM4137^1^ADuM4138 是一款已專門針對絕緣柵極雙極晶體管 (IGBT) 驅(qū)動進(jìn)行優(yōu)化的單通道柵極驅(qū)動器。ADI 公司的 iCoupler*^?^* 技術(shù)在輸入信號和輸出柵極驅(qū)動器之間實現(xiàn)隔離。

ADI 公司的芯片級變壓器還可在芯片的高電壓域和低電壓域之間實現(xiàn)隔離式控制信息通信。可以從專門的故障輸出中回讀有關(guān)芯片狀態(tài)的信息。ADuM4137 可為過流事件、遠(yuǎn)程溫度過熱事件、欠壓鎖定 (UVLO) 和熱關(guān)斷 (TSD) 提供隔離式故障報告
數(shù)據(jù)表：*附件：ADuM4137具有故障檢測功能的高電壓隔離式IGBT柵極驅(qū)動器技術(shù)手冊.pdf

ADuM4137 中集成了過流檢測功能，可在發(fā)生過流事件的情況下保護(hù) IGBT。在發(fā)生故障的情況下，分裂式發(fā)射器過流檢測可與高速兩級關(guān)閉功能相結(jié)合。

ADuM4137 為外部金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管 (MOSFET) 提供一個米勒箝位控制信號，可在使用單軌電源的情況下在柵極電壓降至低于 2.0 V（典型值）和高于 GND2 時實現(xiàn)可靠的 IGBT 關(guān)閉。可以在進(jìn)行或不進(jìn)行米勒箝位操作的情況下使用單極次級電源工作。

如果開啟后柵極電壓未在允許的時間內(nèi) (t DVL ) 上升到內(nèi)部閾值 (V DVL ) 以上，低柵極電壓檢測電路可觸發(fā)故障。此電路可檢測導(dǎo)致柵極短路或弱驅(qū)動的 IGBT 套件故障。

對于公共 IGBT 兩級臺階電壓電平，次級下降 UVLO 設(shè)置為 11.24 V（典型值）。

ADuM4137 提供現(xiàn)場溫度編程功能。可以使用兩個溫度傳感器引腳，通過套件初級端的串行端口接口 (SPI) 總線，對 IGBT 的系統(tǒng)溫度、感應(yīng)二極管增益和偏移進(jìn)行隔離式監(jiān)控。值存儲在次級端的 EEPROM 上。此外，可以對特定的電壓偏移、溫度感應(yīng)報告頻率和重要延遲進(jìn)行編程。

如果不存在故障，可以通過 ADuM4137 次級端的 ASC 引腳從次級端開啟該驅(qū)動器。

應(yīng)用

• MOSFET/IGBT 柵極驅(qū)動器
• 光伏 (PV) 逆變器
• 電機驅(qū)動器
• 電源

特性

• 6 A 峰值驅(qū)動器輸出功能
• 內(nèi)部關(guān)閉 NFET，導(dǎo)通電阻：<0.95 Ω
• 內(nèi)部打開 PFET，導(dǎo)通電阻：<1.18 Ω
• 分裂式發(fā)射器過流保護(hù)
• 具有柵極感應(yīng)輸入的米勒箝位輸出
• 隔離式故障輸出
• 隔離式溫度傳感器回讀
• 傳播延遲
  • 上升：105 ns（典型值）
  • 下降：107 ns（典型值）
• 最小脈沖寬度：70 ns
• 工作結(jié)溫范圍（?40°C 至 +150°C）
• VDD1 和 VDD2 UVLO
• ASC 輸入
• 8.3 mm 爬電距離
• 安全和監(jiān)管審批
  • 5 kV rms 持續(xù) 1 分鐘，符合 UL 1577 標(biāo)準(zhǔn)
  • CSA 元件驗收通知 5A
  • DIN V VDE V 0884-10 (VDE V 0884-10):2006-12
• VIORM = 849 V PEAK （增強/基本）
• AEC-Q100 適用于汽車應(yīng)用

框圖

引腳配置描述

典型性能特征

工作原理

在需要開關(guān)器件柵極快速上升沿的情況下，就需要用到柵極驅(qū)動器。增強型功率器件的柵極信號要以源極或發(fā)射極節(jié)點為參考。柵極驅(qū)動器必須能夠跟隨這個源極或發(fā)射極節(jié)點。因此，在諸如半橋等拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，當(dāng)源極或發(fā)射極節(jié)點發(fā)生擺動時，柵極驅(qū)動器的控制信號和輸出之間存在關(guān)聯(lián)。柵極驅(qū)動器的開關(guān)次數(shù)是器件開關(guān)次數(shù)的兩倍。在CMOS輸出之前的緩沖級可減少總延遲，并增加驅(qū)動器的最終驅(qū)動強度。

ADuM4137通過使用高頻載波信號跨越iCoupler芯片級變壓器線圈，實現(xiàn)控制側(cè)與柵極驅(qū)動器輸出側(cè)之間的隔離，這些變壓器線圈由聚酰亞胺隔離層分隔開。ADuM4137采用正邏輯開/關(guān)鍵控（OOK）編碼，即通過iCoupler芯片級變壓器線圈存在載波頻率來傳輸高電平信號。正邏輯編碼確保當(dāng)輸入側(cè)未通電時，輸出側(cè)為低電平，低電平是增強型功率器件中最常見的安全狀態(tài)，并且在出現(xiàn)短路情況時能夠驅(qū)動。ADuM4137的架構(gòu)設(shè)計用于實現(xiàn)高共模瞬態(tài)抗擾度，以及高度的電氣隔離和磁隔離。通過擴頻OOK載波和差分線圈布局，可將輻射發(fā)射降至最低。圖11展示了ADuM4137使用的OOK編碼方式。