GERA015 October   2023 AMC23C11 , UCC23513

 

  1.   1
  2.   Kurzfassung
  3.   Marken
  4. 1Einführung
  5. 2Systemherausforderung bei isolierten Gate-Treibern mit integriertem DESAT
  6. 3Systemansatz mit UCC23513 und AMC23C11
    1. 3.1 Systemübersicht und Schlüsselspezifikation
    2. 3.2 Schaltplandesign
      1. 3.2.1 Schaltplan
      2. 3.2.2 Konfigurieren des VCE(DESAT)-Schwellenwerts und des DESAT-Bias-Strom
      3. 3.2.3 DESAT-Ausblendzeit
      4. 3.2.4 DESAT Deglitch-Filter
    3. 3.3 Referenz-Platinenlayout
  7. 4Simulations- und Testergebnisse
    1. 4.1 Simulationsschaltung und Ergebnisse
      1. 4.1.1 Simulationsschaltung
      2. 4.1.2 Simulationsergebnisse
    2. 4.2 Testergebnisse mit 3-Phasen-IGBT-Inverter
      1. 4.2.1 IGBT-Bremsprüfung
      2. 4.2.2 Testergebnisse mit einem 3-Phasen-Inverter mit Phase-zu-Phase-Kurzschluss
  8. 5Zusammenfassung
  9. 6Quellennachweise
  10. 7Revisionsverlauf

3.1 Systemübersicht und Schlüsselspezifikation

Abbildung 3-1 Zeigt ein vereinfachtes Blockschaltbild der vorgeschlagenen Schaltung. Hier verwenden wir einen IGBT als Leistungsschalter. Das Design eignet sich mit geringfügigen Änderungen auch für einen Leistungs-MOSFET.

AMC23C11 UCC23513 VereinfachteSystemblockschaltbildAbbildung 3-1 VereinfachteSystemblockschaltbild

Ein NAND-Gate wird verwendet, um eine Funktion zur Überwachung der VCE nur bei hohem PWM-Eingang umzusetzen. Der Chip deaktiviert den Gate-Treiber-Eingang, sobald die gemessene VCE den DESAT-Schwellenwert VREF überschreitet. Tabelle 3-1 Zeigt die wichtigsten Parameter der Anwendungsschaltung.

Tabelle 3-1 Wichtige Systemparameter des Designs
ParameterWertKommentar
Verstärkte isolierte Gate-TreiberUCC23513 oder UCC23511(1)

6-poliges DWY-Gehäuse (SO-6), siehe Abbildung 2-1.

B-Version zur Unterstützung von 8-V-UVLO.

Isolierte Gate-Treiberversorgung,

VDD

+15 V (IGBT), +12 V (FET)Unipolare Versorgung
DESAT VCE-Schwellenspannung,

VCE (DESAT)

8,0 VKonfigurierbar.

Siehe Abschnitt 3.2.2.

DESAT-Bias-Strom,

iBIAS (DESAT)

5,5 mAKonfigurierbar.

Siehe Abschnitt 3.2.2.

Zeitkonstante DESAT-Austastfilter, tBLANK

0,8 μs

Gilt für VCE(SAT)= 12,5 V. Konfigurierbar.

Siehe Gleichung 8 und Tabelle 3-2 in Abschnitt 3.2.3.

DESAT-Deglitch-Filter

Verzögerung, tDEGLITCH

0,2 μsKonfigurierbar.

Siehe Gleichung 10 in Abschnitt 3.2.3.

DESAT-Latch mit ResetAktiviertKann deaktiviert werden.
DESAT-Reaktionszeit(2)

Ca. 1,1 μs bis 1,6 μs

Standardkonfiguration.

Siehe Testergebnisse.

Leiterplattengröße ohne Steckverbinder26 mm x 8,4 mm
Hinweis: (1) UCC23511 ist eine 1,5 A-Quelle und 2 A-Senke im selben Gehäuse wie UCC23513.

(2) für eine eindeutige und einfache Beschreibung des Schutzprozesses verwenden wir in diesem Anwendungshinweis die DESAT-Reaktionszeit für den Zeitraum vom Erreichen des Stroms des erfassten Leistungsschalters bis zum eingestellten Triggerpegel bis zu dem Punkt, an dem der Strom aufgrund des DESAT-Schutzes zu fallen beginnt.

Die Serie UCC2351x kann zur Ansteuerung von Leistungsschaltern von IGBT, SiC oder MOSFET verwendet werden. Sowohl UCC23511 als auch UCC23513 werden in einem gestreckten SO-6-Gehäuse von 7,50 mm x 4,68 mm Gehäusegröße mit mehr als 8,5 mm Kriechstrecke und Abstand angeboten. Beide Bausteine bieten erhebliche Leistungs- und Zuverlässigkeitserweiterungen gegenüber den Standard-Optokoppler-basierten Gate-Treibern bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung der Pin-zu-Pin-Kompatibilität. Zu den Leistungsvorteilen gehören ein hoher CMTI-Wert, eine geringe Ausbreitungsverzögerung und eine geringe Impulsbreitenverzerrung. Die Eingangsstufe ist eine emulierte Diode (E-diode), die im Vergleich zu herkömmlichen LEDs langfristige Zuverlässigkeit und hervorragende Alterungseigenschaften bietet.

Der isolierte Komparator AMC23C11 befindet sich in einem 8-poligen, breiten SOIC-Gehäuse mit einer Gehäusegröße von 5,85 mm × 7,50 mm. Der Baustein vergleicht die Eingangsspannung am VIN-Kontakt mit einem Schwellenwert, einstellbar von 20 mV bis 2 V und wird durch einen internen 100 μA-Referenzstrom und einen externen Widerstand eingestellt. Der Open-Drain-Ausgang wird aktiv auf den niedrigsten Wert gezogen, wenn die Eingangsspannung VIN höher als der Referenzwert VREF ist. Wenn die VIN unter den Auslöseschwellenwert absinkt, wird das Verhalten des Bausteins durch den LATCH-Pin bestimmt:

  • Wenn der LATCH-Pin auf LOW gezogen wird, wird das Bauteil in den transparenten Modus versetzt, sodass sich der Ausgangszustand ändern und dem Eingangssignal in Bezug auf den Auslöseschwellenwert folgen kann.
  • Wenn der LATCH-Pin auf HIGH gezogen wird, wird das Gerät in den Latch-Modus versetzt. Sobald ein Out-of-Range-Zustand erkannt wird, wird der OUT-Pin auf Low gezogen und verriegelt, bis der LATCH-Pin für mindestens 4 μs auf Low gezogen wird, um diesen Latch zu lösen.

Die Isolationsbarriere im AMC23C11 ist sehr widerstandsfähig gegen magnetische Interferenzen und zertifiziert für eine verstärkte galvanische Trennung bis zu 5 kVRMS.