[SiC/IGBT向け] Si828x DESAT/Miller Clamp保護対応高機能ゲートドライバー - Skyworks

製品概要

Si828xはSKYWORKS社の1ch絶縁ゲートドライバ－のラインナップです。

IGBTやSiCなどのパワー素子を駆動するのに有効な機能を内蔵しています。

Si8286以外はミラークランプを備え短絡イベントなどの異常動作を検出、トランジスタを迅速にOFFできるDESATとソフトシャットダウンの機能、システム側に異常を知らせるFAULTフィードバックなどの機能を備えています。

外付けトランスを使って駆動できる絶縁DCDCコンバーターを内蔵したSi8281/82/83/84とDCDCなしのSi8285/6があり、両方のドライバーを使い最小の部品数でモーターのドライブなどに対応できます。

CMTI（Common mode transient immunity)が高く高効率な駆動システムで有効です。

製品特長

高いドライブ側電源電圧30V
高いドライブ電流能力　~4A 　外付け部品を使って20A等,調整可能　【クリックすると周辺回路設計に関する資料へリンクします】
各種UVLO電圧　3～15V (SiC用にも使える13や15Vのラインナップ）
Miller Clamp回路　IGBT/SiC対応DeSat検出/Soft Shutdown　(＜1us高速ショート保護)　など各種機能
異常状態をシステムに知らせるFault feedback機能(オープンドレインFLTbピン RSTbでリセット）
約80%高効率絶縁DCDCコンバーター回路内蔵品(si8281,82,83,84)
サーマル保護機能
高いCMTI　125kV/us (min)

各ラインナップ

					DC/DC Features				PKG
	DESAT	Miller Clamp	OUTPUT	VMID^*	ShutDwn Soft St	Frq	Ex SW	TH P
Si8281	◯	◯	VH/VL	◯	ー	FIX	ー	◯	WB SOIC-20
Si8282	◯	◯	VH/VL	◯	ー	FIX	◯	◯	WB SOIC-20
Si8283	◯	◯	VH/VL	◯	◯	Var	ー	◯	WB SOIC-24
Si8284	◯	◯	VH/VL	◯	◯	Var	◯	◯	WB SOIC-24
Si8285	◯	◯	VH/VL	◯	ー			ー	WB SOIC-16
Si8286	◯	ー	VO	ー	ー			ー	WB SOIC-16

注釈；
VMID: VMID端子あり（負電圧ドライブ可製品)
ShutDwn Soft St：DCDCコンバーターのシャットダウン機能とSoft Start機能を内蔵
Frq: DCDCコンバーターの周波数固定品、可変品(FIX or Variable)　
Ex SW:外付けのSWトランジスタにより7~24Vまで入出力設定可能　”－”は5Vまで
TH P:サーマルプロテクション回路内蔵
Si8286はHCPL-316Jとピンコンパチ品

DESATとSoft Shutdown　<<1usを実現

IGBTやSiCの駆動ではパワー素子に異常に電流が流れ込んでいることを検出して安全にOFFするなどの機能が必要があり、一般的に異常を検知してOFFまでIGBTでは約3us、SiCでは1us程度のスピードで保護動作を行う必要があります。Si828xではDESATの検出からの反応が早いので、SiCで要求される1u sec と言った速いスピードにも対応できます。
図は外付け回路を使った例です。
加えてCMTIも高い製品ですのでより高効率なシステムを作ることができます。

外付けのトランジスタ使用例、RSS抵抗値でSoft Shutdownを調節
参照元:AN1288:Si828x External Enhancement Circuits Figure5.1

デバイスのDESAT検出からSoft Shutdownまでの時間も早く300ns程度。　
シャットダウンのスピードにはVDSのスパイクのトレードオフが生じますが調整すればトータルの時間は1us以下に設定できています。
参照元:AN1288:Si828x External Enhancement Circuits Figure5.2

ドライバICの温度も含め異常状態をコントローラ側に知らせるオープンドレイン出力のFAULT信号端子も持っています。　
復帰についてはRSTbピンを使います。詳細な仕様については、データシートSi8281/82/83/84, SI8285/86をご参照ください。

外付け部品を使った高速の保護回路と動作に関しては、アプリケーションノートAN1288: Si828x External Enhancement Circuits 等でご紹介しています。

上記データシートやアプリケーションノートに関しては、記事内の本製品に関する各種技術情報にまとめて記載しております。

高効率のDCDCコントローラ内蔵

Gate Driver　Isolated power supply　二次側絶縁電源 — 外付けTrを使用して24Vまで入力可能
参照元:Si8281/82/83/84 Data Sheet Figure 3.8

5Vの電源入力タイプのSi8281, Si8283で。
外付けトランジスタを使用することで24Vまでの電圧を入力出力可能なSi8282,Si8284などのラインナップがあります。

固定/可変周波数パルススキップモードなどの機能を有したラインナップがあり効率は83%程度あります。

対象アプリケーション

SiC/IGBT/MOSFET等のゲートドライバー
産機、再生可能エネルギーのインバーター
車載トラクションインバーター
モーター制御
DCDCコンバーター
ON Board Charger

本製品に関する各種技術情報

Si828xの開発において、参考となる情報を下記にまとめました。
ご不明点ございましたら、「お問い合わせはこちら」から弊社担当にお問い合わせください。

お問い合わせはこちら

評価ボード

・si828x-hb-evb　

Si828x SiC FET Half Bridge Reference Design

SiCやIGBTの駆動用の多機能なハーフブリッジの評価ボードです。
High sideをSi8285で Low sideをDCDC入のSi8284で駆動、WolfspeedのSiCモジュールを使ったレポートもあり実回路のリファレンスとして非常に有用です。

AN1362:Si828x XM3 Gate Driver Test Report　
WolfspeedのXM3というSiC FETモジュールを接続した評価レポートです。

User Guide: US-484:Si828x=HB-EVB User's Guide

・si8284v2-kit　

Si8284 Isolated Gate Driver Evaluation Kit

DCDCコンバータ駆動回路の入ったSi8284の評価ボードです。 24V入力で動作します。

UG482: Si8284v2-EVB User's Guide
UG484: Si828x-HB-EVB User's Guide

・si8285_86-kit　

Si8285/86 Isolated Gate Driver Evaluation Kit

Si8285 および Si8286 絶縁型 SiC / IGBT ドライバの機能を評価できます。

UG517: Si8285_86v2-EVB User's Guide

Wolfspeed Partner Design サイト
Wolfspeed のSiC MOSFET やモジュールとSKYWORKSの評価ボードを使ってのテストや最適化の実績をまとめたサイトです。