ISO5852S-Q1 分割出力とアクティブ安全機能を搭載した高CMTI2.5Aおよび5A 強化絶縁IGBT、MOSFETゲート・ドライバ

1 特長

• 車載アプリケーションに対応
• 下記内容でAEC-Q100認定済み：
  • デバイス温度グレード1: 動作時周囲温度範囲　　　　–40°C～125°C
  • デバイスHBM分類レベル3A
  • デバイスCDM分類レベルC6
• V_CM = 1500Vのとき、最小同相過渡耐性(CMTI) 100kV/μs
• 分割出力により2.5Aのピーク・ソースおよび
  5Aのピーク・シンク電流を供給
• 短い伝搬遅延: 76ns (標準値)、
  110ns (最大値)
• 2Aのアクティブ・ミラー・クランプ
• 出力短絡クランプ
• 短絡時のソフト電源オフ(STO)機能
• 不飽和化検出時のフォルト・アラームはFLTにより通知され、RSTによりリセット
• 入出力低電圧誤動作防止(UVLO)、レディ(RDY)ピンによる標示付き
• 低電源またはフローティング入力時のアクティブ出力プルダウンおよびデフォルトLOW出力
• 入力電源電圧: 2.25V～5.5V
• 出力ドライバ供給電圧: 15V～30V
• CMOS互換の入力
• 20ns未満の入力パルスと過渡ノイズを除去
• 絶縁サージ耐久電圧: 12800V_PK
• 安全関連の認定:
  • 8000V_PK V_IOTMおよび2121V_PK V_IORMの、DIN V VDE V 0884-10 (VDE V 0884-10):2006-12準拠の強化絶縁
  • UL1577準拠で5700V_RMSにおいて1分間の絶縁
  • CSA Component Acceptance Notice 5A、IEC-60950-1、およびIEC 60601-1最終機器標準
  • EN 61010-1およびEN 60950-1準拠のTUV認定
  • GB4943.1-2011 CQC認定
  • UL、VDE、CQC、TUV準拠の認定は完了、CSAは計画中

2 アプリケーション

• 次のような用途の絶縁IGBTおよびMOSFETドライブ
  • HEVおよびEVの電源モジュール
  • 産業用モータ制御ドライブ
  • 産業用電源
  • ソーラー・インバータ
  • 誘導加熱

3 概要

ISO5852S-Q1デバイスは、IGBTおよびMOSFET用の5.7kV_RMS強化絶縁ゲート・ドライバで、分割出力のOUTHとOUTLがあり、2.5Aのソース電流と5Aのシンク電流を供給できます。入力側は、単一の2.25V～5.5V電源で動作します。出力側は、最低15V、最高30Vの電源を供給できます。2つの相補CMOS入力により、ゲート・ドライバの出力状態が制御されます。伝搬時間が76nsと短いため、出力ステージを正確に制御できます。

1. 利用可能なすべてのパッケージについては、このデータシートの末尾にある注文情報を参照してください。

機能ブロック図

4 改訂履歴

5 概要（続き）

内部不飽和化(DESAT)フォルト検出により、IGBTが過電流状況にあることが認識されます。DESATが検出されると、ミュート・ロジックによりアイソレータの出力がただちにブロックされ、ソフト電源オフ手順が開始されて、OUTHピンがディセーブルされ、OUTLピンが2μsの間LOWになります。OUTLピンが、負の方向に最も大きい供給電圧であるV_EE2との比較で2Vに達すると、ゲート・ドライバ出力がV_EE2の電位に強制的に設定され、IGBTはただちにオフになります。

不飽和化がアクティブのとき、絶縁バリアを通してフォルト信号が送信され、入力側のFLT出力がLOWになって、アイソレータ入力がブロックされます。ソフト電源オフ期間の間は、ミュート・ロジックがアクティブになります。FLT出力状況はラッチされ、RDYピンがHIGHに移行した後でのみ、RST入力のLOWアクティブ・パルスを使用してリセット可能です。

バイポーラ電源による通常動作時にIGBTがオフになると、出力はV_EE2にハード・クランプされます。出力電源がユニポーラの場合、アクティブなミラー・クランプを使用でき、低インピーダンスのパスを通してミラー電流をシンクできるため、高電圧の過渡状況でIGBTが動的にオンになることを防止できます。

ゲート・ドライバの動作準備は、入力側と出力側の電源を監視する2つの低電圧誤動作防止回路により制御されます。いずれかの側の電源が不十分な場合はRDY出力がLOWになり、そうでない場合はこの出力がHIGHになります。

ISO5852S-Q1デバイスは、16ピンのSOICパッケージで供給されます。デバイスの動作は、-40℃～+125℃の周囲温度範囲について規定されています。

6 Pin Configuration and Function

7 Specifications

The safety-limiting constraint is the maximum junction temperature specified in the data sheet. The power dissipation and junction-to-air thermal impedance of the device installed in the application hardware determines the junction temperature. The assumed junction-to-air thermal resistance in the Thermal Information table is that of a device installed on a high-K test board for leaded surface-mount packages. The power is the recommended maximum input voltage times the current. The junction temperature is then the ambient temperature plus the power times the junction-to-air thermal resistance.

7.11 Safety and Insulation Characteristics Curves

TA upto 150°C

Stress-voltage frequency = 60 Hz

Figure 1. Reinforced High-Voltage Capacitor Lifetime Projection

Figure 2. Thermal Derating Curve for Safety Limiting Current per VDE

Figure 3. Thermal Derating Curve for Safety Limiting Power per VDE

7.12 Typical Characteristics

Figure 4. Output High Drive Current vs Temperature

Figure 6. Output Low Drive Current vs Temperature

Unipolar: VCC2 – VEE2 = VCC2 – GND2

Figure 8. DESAT Threshold Voltage vs Temperature

Figure 5. Output High Drive Current vs Output Voltage

Figure 7. Output Low Drive Current vs Output Voltage

CL = 1 nF	RGH = 0 Ω	RGL = 0 Ω
VCC2 – VEE2 = VCC2 – GND2 = 20 V

Figure 9. Output Transient Waveform

CL = 100 nF	RGH = 0 Ω	RGL = 0 Ω
VCC2 – VEE2 = VCC2 – GND2 = 20 V

Figure 11. Output Transient Waveform

CL = 10 nF	RGH = 10 Ω	RGL = 5 Ω
VCC2 – VEE2 = VCC2 – GND2 = 20 V

Figure 13. Output Transient Waveform

CL = 10 nF	RGH = 0 Ω	RGL = 0 Ω
VCC2 – VEE2 = VCC2 – GND2 = 15 V		DESAT = 220 pF

Figure 15. Output Transient Waveform DESAT, RDY, and FLT

CL = 10 nF	RGH = 0 Ω	RGL = 0 Ω
VCC2 – VEE2 = VCC2 – GND2 = 30 V		DESAT = 220 pF

Figure 17. Output Transient Waveform DESAT, RDY, and FLT

IN+ = High

IN– = Low

Figure 19. I_CC1 Supply Current vs Temperature

Figure 21. I_CC1 Supply Current vs Input Frequency

No CL

Figure 23. I_CC2 Supply Current vs Input Frequency

CL = 1 nF	RGH = 0 Ω	RGL = 0 Ω
VCC1 = 5 V

Figure 25. Propagation Delay vs Temperature

RGH = 10 Ω

RGL = 5 Ω

VCC1 = 5 V

Figure 27. Propagation Delay vs Load Capacitance

RGH = 0 Ω

RGL = 0 Ω

VCC1 = 5 V

Figure 29. t_f Fall Time v. Load Capacitance

RGH = 10 Ω

RGL = 5 Ω

VCC1 = 5 V

Figure 31. t_f Fall Time vs Load Capacitance

CL = 10 nF

RGH = 0 Ω

RGL = 0 Ω

Figure 33. DESAT Sense to V_OUT 10% Delay vs Temperature

Figure 35. DESAT Sense to Fault Low Delay vs Temperature

Figure 37. Reset to Fault Delay Across Temperature

Figure 39. Active Pulldown Voltage vs Temperature

Figure 41. V_{OUTH_CLAMP} - Short-Circuit Clamp Voltage on OUTH Across Temperature

VCC2 = 15 V

DESAT = 6 V

Figure 43. Blanking Capacitor Charging Current vs Temperature

CL = 10 nF	RGH = 0 Ω	RGL = 0 Ω
VCC2 – VEE2 = VCC2 – GND2 = 20 V

Figure 10. Output Transient Waveform

CL = 1 nF	RGH = 10 Ω	RGL = 5 Ω
VCC2 – VEE2 = VCC2 – GND2 = 20 V

Figure 12. Output Transient Waveform

CL = 100 nF	RGH = 10 Ω	RGL = 5 Ω
VCC2 – VEE2 = VCC2 – GND2 = 20 V

Figure 14. Output Transient Waveform

CL = 10 nF	RGH = 0 Ω	RGL = 0 Ω
VCC2 – VEE2 = VCC2 – GND2 = 15 V		DESAT = 220 pF

Figure 16. Output Transient Waveform DESAT, RDY, and FLT

CL = 10 nF	RGH = 0 Ω	RGL = 0 Ω
VCC2 – VEE2 = VCC2 – GND2 = 30 V		DESAT = 220 pF

Figure 18. Output Transient Waveform DESAT, RDY, and FLT

IN+ = Low

IN– = Low

Figure 20. I_CC1 Supply Current vs Temperature

Input frequency = 1 kHz

Figure 22. I_CC2 Supply Current vs Temperature

RGH = 10 Ω

RGL = 5 Ω, 20 kHz

Figure 24. I_CC2 Supply Current vs Load Capacitance

CL = 1 nF	RGH = 0 Ω	RGL = 0 Ω
VCC2 = 15 V

Figure 26. Propagation Delay vs Temperature

RGH = 0 Ω

RGL = 0 Ω

VCC1 = 5 V

Figure 28. t_r Rise Time vs Load Capacitance

RGH = 10 Ω

RGL = 5 Ω

VCC1 = 5 V

Figure 30. t_r Rise Time vs Load Capacitance

Figure 32. Leading Edge Blanking Time With Temperature

CL = 10 nF

RGH = 0 Ω

RGL = 0 Ω

Figure 34. DESAT Sense to V_OUT 90% Delay vs Temperature

Figure 36. Fault and RDY Low to RDY High Delay vs Temperature

Figure 38. Miller Clamp Current vs Temperature

Figure 40. V_{CLP_CLAMP} - Short-Circuit Clamp Voltage on Clamp Across Temperature

Figure 42. V_{OUTL_CLAMP} - Short-Circuit Clamp Voltage on OUTL Across Temperature