概述
ADuM4138 是一款已針對(duì)絕緣柵極雙極晶體管 (IGBT) 驅(qū)動(dòng)進(jìn)行優(yōu)化的單通道柵極驅(qū)動(dòng)器。ADI 公司的 iCoupler^?^ 技術(shù)在輸入信號(hào)和輸出柵極驅(qū)動(dòng)器之間實(shí)現(xiàn)隔離。
數(shù)據(jù)表：*附件：ADuM4138具有隔離式反激控制器的高電壓隔離式IGBT柵極驅(qū)動(dòng)器技術(shù)手冊(cè).pdf

ADI 公司的芯片級(jí)變壓器還可在芯片的高電壓域和低電壓域之間實(shí)現(xiàn)隔離式控制信息通信?？梢詮膶?zhuān)門(mén)的輸出中回讀有關(guān)芯片狀態(tài)的信息。

ADuM4138 包含隔離式反激控制器，可實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的二次電壓生成。

ADuM4138 中集成了過(guò)流檢測(cè)功能，可在發(fā)生去飽和事件和/或過(guò)流事件的情況下保護(hù) IGBT。在發(fā)生故障的情況下，過(guò)流檢測(cè)可與高速兩級(jí)關(guān)閉功能相結(jié)合。

ADuM4138 為金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管 (MOSFET) 提供一個(gè)米勒箝位控制信號(hào)，可在使用單軌電源的情況下在米勒箝位電壓閾值降至低于 GND2 以上 2 V 時(shí)實(shí)現(xiàn) IGBT 關(guān)閉?？梢栽谶M(jìn)行或不進(jìn)行米勒箝位操作的情況下使用單極次級(jí)電源工作。

如果開(kāi)啟后柵極電壓未在允許的時(shí)間內(nèi)（通常為 12.8 μs）上升到內(nèi)部閾值以上，低柵極電壓檢測(cè)電路可觸發(fā)故障。低電壓檢測(cè)電路可檢測(cè)導(dǎo)致柵極短路或弱驅(qū)動(dòng)的 IGBT 器件故障。

通過(guò)兩個(gè)溫度傳感器引腳 TS1 和 TS2，可以在 IGBT 處對(duì)系統(tǒng)溫度進(jìn)行隔離式監(jiān)控。次級(jí)欠壓鎖定 (UVLO) 依照公共 IGBT 閾值水平設(shè)置為 11.2 V（典型值）。

器件初級(jí)側(cè)的串行外設(shè)接口 (SPI) 總線為 ADuM4138 提供溫度感應(yīng)二極管增益和偏移的場(chǎng)內(nèi)編程功能。值存儲(chǔ)在器件次級(jí)端的電子可擦可編程只讀存儲(chǔ)器 (EEPROM) 中。此外，可以對(duì)特定的 VDD2 電壓、溫度感應(yīng)報(bào)告頻率和過(guò)流消隱時(shí)間進(jìn)行編程。

ADuM4138 可為過(guò)流事件、遠(yuǎn)程溫度過(guò)熱事件、UVLO、熱關(guān)斷 (TSD) 和去飽和檢測(cè)提供隔離式故障報(bào)告。

應(yīng)用

• MOSFET 和 IGBT 柵極驅(qū)動(dòng)器
• 光伏 (PV) 逆變器
• 電機(jī)驅(qū)動(dòng)器
• 電源

特性

• 6 A 峰值驅(qū)動(dòng)輸出能力（典型值）
• 內(nèi)部關(guān)閉 NFET，導(dǎo)通電阻：<1 Ω
• 內(nèi)部打開(kāi) PFET，導(dǎo)通電阻：<1.2 Ω
• 2 種過(guò)流保護(hù)方法
  • 去飽和檢測(cè)
  • 分裂式發(fā)射器過(guò)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：95 ns（典型值）
  • 下降：100 ns（典型值）
• 最小脈沖寬度：74 ns
• 工作結(jié)溫范圍：?40°C 至 +150°C
• VDD1 和 VDD2 UVLO
• 最小外部跟蹤（爬電距離）：8.3 mm（待定）
• 安全和監(jiān)管審批
  • 5000 V rms 持續(xù) 1 分鐘，符合 UL 1577 標(biāo)準(zhǔn)
  • CSA 元件驗(yàn)收通知 5A
  • DIN V VDE V 0884-10 (VDE V 0884-10):2006-12
    • VIORM = 849 V PEAK （增強(qiáng)/基本）
• 符合汽車(chē)應(yīng)用要求

框圖

引腳配置描述

典型性能特征

工作原理

在需要開(kāi)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(dòng)器。增強(qiáng)型功率器件的柵極信號(hào)要以源極或發(fā)射極節(jié)點(diǎn)為參考。柵極驅(qū)動(dòng)器必須能夠跟隨這個(gè)源極或發(fā)射極節(jié)點(diǎn)。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(diǎn)發(fā)生擺動(dòng)時(shí)，柵極驅(qū)動(dòng)器的控制信號(hào)和輸出之間存在關(guān)聯(lián)。柵極驅(qū)動(dòng)器的開(kāi)關(guān)次數(shù)是器件開(kāi)關(guān)次數(shù)的兩倍。在互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體（CMOS）輸出之前的緩沖級(jí)可減少總延遲，并增加驅(qū)動(dòng)器的最終驅(qū)動(dòng)強(qiáng)度。

ADuM4138通過(guò)使用高頻載波信號(hào)跨越iCoupler芯片級(jí)變壓器線圈，實(shí)現(xiàn)控制側(cè)與柵極驅(qū)動(dòng)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(kāi)。ADuM4138采用正邏輯開(kāi)/關(guān)鍵控（OOK）編碼，即通過(guò)iCoupler芯片級(jí)變壓器線圈存在載波頻率來(lái)傳輸高電平信號(hào)。正邏輯編碼確保當(dāng)輸入側(cè)未通電時(shí)，輸出側(cè)為低電平，低電平是增強(qiáng)型功率器件中最常見(jiàn)的安全狀態(tài)，并且在出現(xiàn)短路情況時(shí)能夠驅(qū)動(dòng)。ADuM4138的架構(gòu)設(shè)計(jì)用于實(shí)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(guò)擴(kuò)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ADuM4138使用的OOK編碼方式。