概述
ADuM4138 是一款已針對絕緣柵極雙極晶體管 (IGBT) 驅(qū)動進行優(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。
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)動器技術(shù)手冊.pdf

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?？梢詮膶ｉT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，可實現(xiàn)簡單的二次電壓生成。

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

ADuM4138 為金屬氧化物半導體場效應晶體管 (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米勒箝位電壓閾值降至低于 GND2 以上 2 V 時實現(xiàn) IGBT 關(guān)閉。可以在進行或不進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)（通常為 12.8 μs）上升到內(nèi)部閾值以上，低柵極電壓檢測電路可觸發(fā)故障。低電壓檢測電路可檢測導致柵極短路或弱驅(qū)動的 IGBT 器件故障。

通過兩個溫度傳感器引腳 TS1 和 TS2，可以在 IGBT 處對系統(tǒng)溫度進行隔離式監(jiān)控。次級欠壓鎖定 (UVLO) 依照公共 IGBT 閾值水平設置為 11.2 V（典型值）。

器件初級側(cè)的串行外設接口 (SPI) 總線為 ADuM4138 提供溫度感應二極管增益和偏移的場內(nèi)編程功能。值存儲在器件次級端的電子可擦可編程只讀存儲器 (EEPROM) 中。此外，可以對特定的 VDD2 電壓、溫度感應報告頻率和過流消隱時間進行編程。

ADuM4138 可為過流事件、遠程溫度過熱事件、UVLO、熱關(guān)斷 (TSD) 和去飽和檢測提供隔離式故障報告。

應用

• MOSFET 和 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)動輸出能力（典型值）
• 內(nèi)部關(guān)閉 NFET，導通電阻：<1 Ω
• 內(nèi)部打開 PFET，導通電阻：<1.2 Ω
• 2 種過流保護方法
  • 去飽和檢測
  • 分裂式發(fā)射器過流保護
• 具有柵極感應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 標準
  • 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）
• 符合汽車應用要求

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，在諸如半橋等拓撲結(jié)構(gòu)中，當源極或發(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。在互補金屬氧化物半導體（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。

ADuM4138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。ADuM4138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。ADuM4138的架構(gòu)設計用于實現(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ADuM4138使用的OOK編碼方式。