IC-Hersteller Analog Devices

IC-Hersteller (103)

Analog Devices ADUM4136

Using the ADuM4136 Isolated Gate Driver and LT3999 DC-to-DC Converter to Drive a 1200 V SiC Power Module

Details

TopologieSonstige Topologie
Eingangsspannung2.5-6 V

Beschreibung

The success of power developments, such as electric vehicles,renewable energies, and energy storage systems depend on the efficient implementation of electrical power conversion schemes. The core of a power electronic converter contains specialized semiconductor devices and the strategy used to switch these semiconductors on and off, which is achieved with gate drivers. State-of-the-art wideband devices, such as silicon carbide (SiC) and gallium nitride (GaN) semiconductors feature increased capabilities, such as high voltage ratings from 600 V to 2000 V, low channel impedance, and fast switching speeds up to the megahertz range. These capabilities augment the requirements from gate drivers, for example, shorter propagation delays and improved short-circuit protection via desaturation. This application note demonstrates the advantages of the ADuM4136 gate driver, a single-channel device with an output drive capability of up to 4 A, a maximum common-mode transient immunity (CMTI) of 150 kV/μs, and fast fault management that includes desaturation protection. A gate driver unit (GDU) for SiC power devices was developed in collaboration with Stercom Power Solutions GmbH showcases the capabilities of the ADuM4136 (see Figure 1). The board is powered with a bipolar, isolated supply based on a push-pull converter that was built with the LT3999 power driver. This monolithic, high voltage, high frequency, dc-to-dc conversion driver features 1 A dual switches with a programmable current limit, frequency synchronization up to 1 MHz, a wide operating range of 2.7 V to 36 V, and a shutdown current of <1 μA.The solution was tested on a SiC metal-oxide semiconductor field-effect transistor (MOSFET) power module (F23MR12W1M1_ B11) with a 1200 V drain source breakdown voltage, typical channel resistance of 22.5 mΩ, and pulsed drain current capability of 100 A, with maximum rated gate source voltages of −10 V and +20 V. This application note evaluates the dead time generated by the solution and investigates the total propagation delay introduced by the GDU. Desaturation detection is tested for protection of the SiC devices from overload and short-circuit conditions. The fast response of the solution is verified by the results of the tests.

Eigenschaften

  • 4 A peak drive output capability
  • Output power device resistance < 1Ω
  • Desaturation protection Isolated Fault output Soft Shutdown on Fault
  • Isolated Fault and Ready functions
  • Low propagation delay 55 ns typical
  • Minimum pulse width: 50 ns
  • Operating temperature range: −40°C to +125°C
  • Output voltage range to 35 V
  • See data sheet for additional features

Typische Anwendungen

  • MOSFET/IGBT Drivers, Motor Drives
  • Power supplies

Weiterführende Informationen

Artikeldaten

Artikel Nr.
Daten­blatt
Simu­lation
Downloads
Status
Produktserie
λDom typ.(nm)
Emittierte Farbe
λPeak typ.(nm)
IV typ.(mcd)
VF typ.(V)
Chiptechnologie
50% typ.(°)
ISAT(A)
fres(MHz)
Montageart
Pins
Version
L(mm)
H(mm)
Betriebstemperatur
Verpackung
Z @ 100 MHz(Ω)
Zmax(Ω)
Testbedingung Zmax
IR 2(mA)
RDC max.(Ω)
Typ
Wicklungstyp
L(µH)
IR(mA)
VR(V)
VT(V (DC))
MusterVerfügbarkeit & Muster
SPECWL-SMCW SMT Mono-color Chip LED Waterclear, 525 nm, Grün
Simu­lation
Verfügbarkeit
Status Aktivi| Produktion ist aktiv. Erwartete Lebenszeit: >10 Jahre.
dominante Wellenlänge [typ.]525 nm
Emittierte FarbeGrün 
Spitzen-Wellenlänge [typ.]515 nm
Lichtstärke [typ.]450 mcd
Durchlassspannung [typ.]3.2 V
ChiptechnologieInGaN 
Abstrahlwinkel Phi 0° [typ.]140 °
MontageartSMT 
Länge2 mm
Höhe0.7 mm
Betriebstemperatur -40 °C up to +85 °C
VerpackungTape and Reel 
Verfügbarkeit prüfen
SPECWE-CBF SMT-Ferrit, –, –
Simu­lation
Verfügbarkeit
Status Aktivi| Produktion ist aktiv. Erwartete Lebenszeit: >10 Jahre.
ProduktserieWE-CBF SMT-Ferrit
MontageartSMT 
VersionSMT 
Länge1.6 mm
Höhe0.8 mm
Betriebstemperatur -55 °C up to +125 °C
Impedanz @ 100 MHz1000 Ω
Maximale Impedanz1100 Ω
Maximale Impedanz150 MHz 
Nennstrom 2650 mA
Gleichstromwiderstand0.85 Ω
TypBreitband 
Nennstrom100 mA
Verfügbarkeit prüfen
SPECWE-CBF SMT-Ferrit, –, –
Simu­lation
Verfügbarkeit
Status Aktivi| Produktion ist aktiv. Erwartete Lebenszeit: >10 Jahre.
ProduktserieWE-CBF SMT-Ferrit
MontageartSMT 
VersionSMT 
Länge3.2 mm
Höhe1.1 mm
Betriebstemperatur -55 °C up to +125 °C
Impedanz @ 100 MHz1000 Ω
Maximale Impedanz1250 Ω
Maximale Impedanz75 MHz 
Nennstrom 21300 mA
Gleichstromwiderstand0.45 Ω
TypBreitband 
Nennstrom200 mA
Verfügbarkeit prüfen
SPECWE-CBF SMT-Ferrit, –, –
Simu­lation
Verfügbarkeit
Status Aktivi| Produktion ist aktiv. Erwartete Lebenszeit: >10 Jahre.
ProduktserieWE-CBF SMT-Ferrit
MontageartSMT 
VersionSMT 
Länge3.2 mm
Höhe1.1 mm
Betriebstemperatur -55 °C up to +125 °C
Impedanz @ 100 MHz1000 Ω
Maximale Impedanz1100 Ω
Maximale Impedanz90 MHz 
Nennstrom 21000 mA
Gleichstromwiderstand0.3 Ω
TypHochstrom 
Nennstrom800 mA
Verfügbarkeit prüfen
SPECWE-CNSW Stromkompensierter SMT Line Filter, –, –
Simu­lation
Verfügbarkeit
Status Aktivi| Produktion ist aktiv. Erwartete Lebenszeit: >10 Jahre.
MontageartSMT 
Pins
VersionSMT 
Länge3.2 mm
Höhe1.8 mm
Betriebstemperatur -40 °C up to +125 °C
Impedanz @ 100 MHz2200 Ω
Gleichstromwiderstand1.2 Ω
Wicklungstypbifilar 
Induktivität2.578 µH
Nennstrom200 mA
Nennspannung50 V
Prüfspannung125 V (DC)
Verfügbarkeit prüfen
SPECWE-TPC SMT-Speicherdrossel, –, –
Simu­lation
Verfügbarkeit
Status Aktivi| Produktion ist aktiv. Erwartete Lebenszeit: >10 Jahre.
Sättigungsstrom0.45 A
Eigenresonanzfrequenz10 MHz
MontageartSMT 
Pins
VersionSMT 
Länge5.8 mm
Höhe2.8 mm
Betriebstemperatur -40 °C up to +125 °C
Gleichstromwiderstand0.48 Ω
Induktivität100 µH
Nennstrom450 mA
Verfügbarkeit prüfen
SPECWR-BHD 2.54 mm Wannenstiftleiste, –, –
Simu­lation
Verfügbarkeit
Status Aktivi| Produktion ist aktiv. Erwartete Lebenszeit: >10 Jahre.
MontageartTHT 
Pins10 
Versionmit Verriegelungshebel 
Länge32.2 mm
Betriebstemperatur -40 °C up to +105 °C
VerpackungTray 
TypGerade 
Nennstrom3000 mA
Verfügbarkeit prüfen