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德州仪器推出业内最快的5.7k VRMS隔离式双通道栅极驱动器

文章出处:捷配电子市场网 发布时间: 2016/08/18 | 1287 次阅读

    日前,德州仪器宣布推出业内最快的5.7k VRMS隔离式双通道栅极驱动器,值得注意的是该产品是TI集成式新型栅极驱动器家族的第一款产品。因其高度的灵活性和通用兼容性,UCC21520隔离式驱动器能够广泛地用于低端、高端、高端/低端或半桥电源管理设计。UCC21520的集成元件、先进防护功能和优化的开关性能,能帮助设计师为企业、电信、汽车和工业应用创建更小、更可靠的设计。
    UCC21520为对系统防护和可靠性有高要求的高压应用而开发,可提供5.7 k VRMS的增强隔离,其浪涌抗扰度经测试高达12.8 kV,普通模式的瞬态过压抗扰度在100 V/ns以上。它拥有业内最快的19ns传播延迟,以及业内最紧密的低于5ns的通道至通道延迟匹配,UCC21520可提供高功率密度和高效率,使解决方案尺寸更小,在终端设备使用寿命内运行更可靠。
    从隔离说开
    德州仪器亚太区模拟产品汽车方案业务拓展总监吴渭强说道,过去大家可能感觉只有工业应用中才需要隔离,但实际上随着技术的发展,楼宇、消费电子、电机驱动与控制、智能电网和医疗设备等都离不开隔离技术。
    而对于TI来说,瞄准的还是工业自动化领域的应用,能够进一步的提高系统整体的性能和能效指标,UCC21520因此孕育而生,UCC21520驱动器支持MOS管以及新兴的IGBT和碳化硅等。
    吴渭强特别强调,UCC21520最大特点在于其更高的耐压值,符合VDE业界最高指标的要求,此外抗干扰能力也得到了大幅提升,非常适合马达控制等高噪音环境中。第三点,UCC21520的兼容性也很强,两组驱动器适合低电流驱动器,也适合高电流驱动器,或者是高低组合,以及支持半桥方案。最后,该产品的功率密度很高。产品应用场景适合PFC或者马达控制等,适用领域包括汽车、工业、企业级电源或通信领域,甚至消费市场里的音响系统、家电系统、医疗器材或者其他一些器材的应用,都有可能应用到。
    UCC21520的性能优势
    吴渭强给出了UCC21520具体的性能优势及参数指标。UCC21520栅极驱动器源电流最大为4A,反向电流6A。吴渭强表示,对于功率管来说,当开启时,需要先将电容充电,所以要很大电流冲过去,让电容在最短的时间内充满。而要关闭的时候,电容需要放电,这时需要更大的电流把电荷从功率管中摄取回来,所以无论是源电流还是反向电流都需要更快,更快也就意味着损耗更小,从而提高功率密度与减少体积。UCC21520待机电流小于1mA,也保证了系统的低功耗。
    UCC21520的开关时间为上升6ns,下降7ns。“单看这两个数字没有太大的意义,需要同时看电容的负载。TI的电容是1.8nF,其他家只有几百pF,大电容让整个开关过程的功率损耗降到最低,而与此同时,TI的特殊工艺也保证了开关速度。”吴渭强说道。
    谈到该产品的隔离指标,达到了业界顶级的12.8kV瞬间要求,抗噪声能力( CMTI )里也可以达到100V/ns。“电源外围在应用中会有很多干扰,假如有一个干扰刚好在输入输出端两个隔离层之间发生,抗干扰能力差就会影响到信号的传输。”吴渭强解释道。
    谈到UCC21520的半桥式组合应用,两个通道同时开关,可能会发生短路。所以,该IC整合了死区时间功能,当在半桥应用时,可以保证两个开关不会同时开,提高了产品的可靠性。
    另外一个特点是通用灵活性。UCC21520具有宽输入电压,供电电压范围是从3V到18V,比一般的供应商有更大的弹性和灵活性,可以直接满足DSP处理器、TTL或者CMOS输入,这可以让客户在主控和驱动器之间无需额外处理系统,简化外围设计,降低整体BOM成本和面积。
    UCC21520的输出端也提供了非常宽的应用范围,除了通用的MOS和IGBT以外,还有碳化硅。吴渭强说:“碳化硅驱动比较特殊,它需要负电压,所以不是每一个驱动器都可以驱动,而使用UCC21520后,客户更改方案后不需要重新选择驱动,使客户的工作简单并且具有弹性。”此外,UCC2520还支持并联使用,这样可以驱动更大的电流而无需更换器件。


    如图所示,UCC21520的特性图


    为了解决客户的使用难点,TI特别开发了一个10千瓦逆变器TI Designs解决方案,器件包括UCC21520隔离驱动器、AMC1301隔离放大器以及C2000 MCU。“参考设计和我们一般的EVM不大一样,EVM主要是给客户测试单独器件的一些功能而已,往往跟客户的实际应用还有一点距离。TI Design是基于应用层面来研发的。”

 

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