AUIRS2191S Datasheet

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/auirs2191s-html.html
background image

 

 

 

AUIRS2191S

 

 

 

www.irf.com

   © 2012 International Rectifier  

Submit Datasheet Feedback

        

November 18, 2013 

 

 

 

 

 

Features 

•  Floating channel designed for bootstrap operation. 

•  Fully operational up to +600V  

•  Tolerant to negative transient voltage, dV/dt immune 

•  Gate drive supply range from 10V to 20V 
•  Independent low and high side channels. 

•  Input logic HIN/LIN active high 

•  Undervoltage lockout for both channels 

•  3.3V, 5V, and 15V input logic compatible 

•  CMOS Schmitt-triggered inputs with pull-down 

•  Matched propagation delay for two channels 

•  Lead-Free and RoHS Compliant 

•  Automotive qualified* 
 

Typical Applications 

•  Automotive AC/DC and DC/DC converters 

•  High power DC-DC SMPS converters 

•  Other high frequency applications 
 

 

Product Summary 

V

OFFSET

 

≤ 600V 

V

OUT

 

10 – 20V 

I

o+

 & I

 o-

 (typical) 

3.5A & 3.5A 

t

ON

 & t

OFF 

 (typical) 

90ns & 90ns 

Delay Matching (max) 

25ns 

 

Package Options 

 

                              

 

16-Lead SOIC Narrow Body 

 

 

Typical Connection Diagram 

 
 

 

 

 

(Refer to Lead Assignments for correct pin configuration). This/These  

diagram(s) show electrical connections only. Please refer to our  

Application Notes and Design Tips for proper circuit board layout. 

 
 

  

2181

O

O

Vcc

HIN

LIN

COM

HO

LO

Up to 600V

Vcc

LIN

HIN

AUIRS21814

TO

LOAD

Vss

Vss

  

 

   

 n 

 

 m(s) show 

  

 

 

  o our 

 

   

     oper 

  

V

B

V

S

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/auirs2191s-html.html
background image

 

AUIRS2191S 

 

 

www.irf.com

  

© 2012 International Rectifier 

Submit Datasheet Feedback    

November 18, 2013 

 

 

 

Table of Contents 

Page 

Description 

Qualification Information 

Absolute Maximum Ratings 

Recommended Operating Conditions 

Static Electrical Characteristics 

Dynamic Electrical Characteristics 

Functional Block Diagram 

Input/Output Pin Equivalent Circuit Diagram 

Lead Definitions 

Lead Assignments 

Timing diagram 

10 

Parameter Temperature Trends 

11, 13 

Package Details 

14, 15 

Part Marking Information 

16 

Ordering Information 

16 

Important Notice 

17 

 
 
 
 

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/auirs2191s-html.html
background image

 

AUIRS2191S 

 

 

www.irf.com

  

© 2012 International Rectifier 

Submit Datasheet Feedback    

November 18, 2013 

 

 

Description 

 

The AUIRS2191S is a high power, high voltage, high speed power MOSFET and IGBT driver with independent high and low side 
referenced output channels, designed for Automotive AC/DC and DC/DC converter applications. Logic inputs are compatible with 
standard CMOS or LSTTL output, down to 3.3V logic. The output drivers feature a high pulse current buffer stage designed for 
minimum driver cross-conduction. Propagation delays are matched to simplify use in high frequency applications. The floating 
channel can be used to drive an N-channel power MOSFET or IGBT in the high side configuration which operates up to 600V. 
Proprietary HVIC and latch immune CMOS technologies enable ruggedized monolithic construction. 

 

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/auirs2191s-html.html
background image

 

AUIRS2191S 

 

 

www.irf.com

  

© 2012 International Rectifier 

Submit Datasheet Feedback    

November 18, 2013 

 

 

 Qualification Information

 

Qualification Level 

Automotive

 

(per AEC-Q100

††

Comments: This family of ICs has passed an Automotive 
qualification.   IR’s Industrial and Consumer qualification 
level is granted by extension of the higher Automotive 
level. 

Moisture Sensitivity Level 

MSL3

†† 

260°C 

(per IPC/JEDEC J-STD-020) 

ESD 

Machine Model 

Class M1 (100V) 

(per AEC-Q100-003) 

Human Body Model 

Class H1B (1000V) 

(per AEC-Q100-002) 

Charged Device Model 

Class C4 (1000V)

 

(per AEC-Q100-011) 

IC Latch-Up Test 

Class II Level A 

(per AEC-Q100-004) 

RoHS Compliant 

Yes 

 

† 

Qualification standards can be found at International Rectifier’s web site 

http://www.irf.com/

 

††  Higher MSL ratings may be available for the specific package types listed here.  Please contact your 

International Rectifier sales representative for further information. 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
 
 
 
 

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/auirs2191s-html.html
background image

 

AUIRS2191S 

 

 

www.irf.com

  

© 2012 International Rectifier 

Submit Datasheet Feedback    

November 18, 2013 

 

 

Absolute Maximum Ratings 

Absolute maximum ratings indicate sustained limits beyond which permanent damage to the device may occur. These are stress 
ratings only, functional operation of the device at these or any other condition beyond those indicated in the “Recommended 
Operating Condition” is not implied.  Exposure to absolute maximum-rated conditions for extended periods may affect device 
reliability.  All voltage parameters are absolute voltages referenced to COM  unless otherwise stated in the table.  The thermal 
resistance and power dissipation ratings are measured under board mounted and still air conditions.     

 

Symbol 

Definition 

Min 

Max 

Units 

V

B

 

High side floating supply voltage 

-0.3 

620 

V

High side floating supply offset voltage 

V

– 20 

V

+ 0.3 

V

HO

 

High side floating output voltage 

V

– 0.3 

V

+ 0.3 

V

CC 

Low side fixed supply voltage 

-0.3 

20 

V

LO

 

Low-side output voltage 

-0.3 

V

CC 

+ 0.3 

V

IN

 

Logic input voltage (HIN & LIN) 

V

SS 

– 0.3 

V

CC 

+ 0.3 

V

SS

 

Logic ground 

V

CC

 – 20 

V

CC 

+ 0.3 

dV

S

/dt 

Allowable V

S

 offset supply transient 

--- 

50 

V/ns 

P

D

 

Package power dissipation @ T

A

 ≤+25 ºC 

--- 

1.0 

R

ΘJA

 

Thermal resistance, junction to ambient 

--- 

100 

ºC/W 

T

J

 

Junction temperature 

--- 

150 

ºC 

T

S

 

Storage temperature 

-55 

150 

T

L

 

Lead temperature (soldering, 10 seconds) 

--- 

300 

 

 

 
Recommended Operating Conditions 

The input/output logic timing diagram is shown in Figure 1. For proper operation the device should be used within the 
recommended conditions. The VS, VSS, and COM offset ratings are tested with all supplies biased at 15V differential. 

 

Symbol 

Definition 

Min 

Max 

Units 

V

High side floating supply absolute voltage 

V

S

  + 10 

V

S

 + 20 

V

High side floating supply offset voltage 

† 

600 

V

HO 

High side floating output voltage  

V

S

 

V

B

 

V

CC

 

Low side fixed supply voltage  

10 

20 

V

LO

 

Low side output voltage 

V

CC

 

V

IN

 

Logic input voltage (HIN & LIN) 

V

SS

 

V

CC

 

V

SS

 

Logic ground 

-5 

T

Ambient temperature 

-40 

125 

ºC 

 

†  

Logic operation for V

S

 of –5 V to 600 V. Logic state held for V

S

 of –5 V to –V

BS

.  

 

(Please refer to Design Tip DT97-3 for more details) 

 
 
 
 

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/auirs2191s-html.html
background image

 

AUIRS2191S 

 

 

www.irf.com

  

© 2012 International Rectifier 

Submit Datasheet Feedback    

November 18, 2013 

 

 

Static Electrical Characteristics  

Unless otherwise noted, these specifications apply for an operating junction temperature range of -40°C 

≤ Tj ≤ 125°C with bias 

conditions of V

BIAS

  (VCC or VBS) = 15V. The VIN, VTH parameters are referenced to  VSS and are applicable to all logic input 

leads: HIN and LIN. The VO parameters are referenced to COM and are applicable to the respective output leads: HO or LO.

 

 

Symbol 

Definition 

Min 

Typ 

Max 

Unit

Test Conditions 

V

IH

 

Logic “1” input voltage 

2.5 

--- 

--- 

V

CC 

= 9.8V – 20V 

V

IL

 

Logic “0” input voltage 

--- 

--- 

0.8 

V

OH 2mA

  High level output voltage, V

BIAS

-V

O

 

--- 

--- 

2.5 

I

o

= 2 mA 

V

OH 20mA

  High level output voltage, V

BIAS

-V

O

 

--- 

--- 

3.3 

I

o

= 20 mA 

V

OL

 

Low level output voltage, V

O

 

--- 

--- 

0.1 

I

o

= 2 mA 

I

LK

 

Offset supply leakage current 

--- 

--- 

50 

µA 

V

B

 = V

S

 = 600 V 

I

QBS

 

Quiescent V

BS

 supply current 

--- 

100 

200 

V

IN 

= 0V or 3.3V 

I

QCC

 

Quiescent V

CC

 supply current 

--- 

150 

300 

V

IN 

= 0V or 3.3V 

I

QBS18

 

Quiescent V

BS

 supply current 

--- 

180 

300 

V

IN 

= 0V or 3.3V 

V

BS

=18V 

I

QCC18

 

Quiescent V

CC

 supply current 

--- 

300 

450 

V

IN 

= 0V or 3.3V 

V

CC

=18V 

I

QBS20

 

Quiescent V

BS

 supply current 

--- 

850 

1500 

V

IN 

= 0V or 3.3V 

V

BS

=20V 

I

QCC20

 

Quiescent V

CC

 supply current 

--- 

1500 

2500 

V

IN 

= 0V or 3.3V 

V

CC

=20V 

I

IN+

  

Logic “1” input bias current 

--- 

3.5 

V

IN 

= 3.3V 

I

IN-

 

Logic “0” input bias current 

--- 

--- 

1.0 

V

IN 

= 0V 

V

BSUV+

 

V

BS

 supply undervoltage positive going threshold 

8.0 

8.9 

9.8 

 

V

BSUV-

 

V

BS

 supply undervoltage negative going 

threshold 

7.4 

8.2 

8.8 

 

V

BSUVHYS

  V

BS

 supply undervoltage hysteresis 

0.3 

0.7 

--- 

 

V

CCUV+

 

V

CC

 supply undervoltage positive going threshold 

8.0 

8.9 

9.8 

 

V

CCUV-

 

V

CC

 supply undervoltage negative going 

threshold 

7.4 

8.2 

9.0 

 

V

CCUVHYS

  V

CC

 supply undervoltage hysteresis 

0.3 

0.7 

--- 

 

I

O+

  

Output high short circuit pulsed current 

(†)

 

2.6 

3.5 

--- 

V

O

 = 0 V, 

PW 

≤ 10 μs,  

Tj = 25°C 

I

O-

 

Output low short circuit pulsed current

(†)

 

2.6 

3.5 

--- 

V

O

 = 15 V, 

PW 

≤ 10 μs 

Tj = 25°C 

I

O+

  

Output high short circuit pulsed current 

(†)

 

1.8 

3.5 

--- 

V

O

 = 0 V, 

PW 

≤ 10 μs,  

I

O-

 

Output low short circuit pulsed current

(†)

 

1.8 

3.5 

--- 

 

V

O

 = 15 V, 

PW 

≤ 10 μs 

(†) 

Guaranteed by design 

  

Dynamic Electrical Characteristics 

Unless otherwise noted, these specifications apply for an operating junction temperature range of -40°C 

≤ Tj ≤125°C with bias 

conditions of V

BIAS

 (VCC, VBS) = 15V, CL = 1000 pF. The dynamic electrical characteristics are measured using the test 

definitions shown in Figure 3.   

 

Symbol 

Definition 

Min 

Typ 

Max 

Units 

Test Conditions 

t

ON

 

Turn-on propagation delay 

50 

90 

175 

ns 

V

= 0V 

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/auirs2191s-html.html
background image

 

AUIRS2191S 

 

 

www.irf.com

  

© 2012 International Rectifier 

Submit Datasheet Feedback    

November 18, 2013 

 

 

t

OFF

 

Turn-off propagation delay 

50 

90 

175 

V

= 0V or 600V 

t

R

 

Turn-on rise time 

15 

60 

 

t

F

 

Turn-off fall time 

15 

60 

 

MT 

Delay matching, HS & LS turn-on/off 

--- 

--- 

25 

 

 
 
 
 
 
 

Functional Block Diagram

 

UV

DETECT

PULSE

GENERATOR

VSS/COM 

LEVEL 

SHIFT

PULSE 

FILTER

HV

LEVEL

SHIFTER

Q

V

S

HO

V

B

S

R
R

VSS/COM 

LEVEL 

SHIFT

UV

DETECT

DELAY

V

CC

LO

COM

HIN

LIN

Q

V

SS

 

 

 

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/auirs2191s-html.html
background image

 

AUIRS2191S 

 

 

www.irf.com

  

© 2012 International Rectifier 

Submit Datasheet Feedback    

November 18, 2013 

 

 

 

Input/Output Pin Equivalent Circuit 

Diagrams: AUIRS2191

 

V

CC

COM

LO

ESD 

Diode

ESD 

Diode

V

B

V

S

HO

ESD 

Diode

ESD 

Diode

20V

20V

600V

V

SS

20V

 

V

CC

V

SS

HIN

LIN

ESD 

Diode

ESD 

Diode

R

ESD

R

PD

 

 
 

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/auirs2191s-html.html
background image

 

AUIRS2191S 

 

 

www.irf.com

  

© 2012 International Rectifier 

Submit Datasheet Feedback    

November 18, 2013 

 

 

Lead Definitions: AUIRS2191 

 

Pin# 

Symbol 

Description 

VB 

High-side floating supply 

HIN 

Logic inputs for high-side gate driver output (HO), in phase (referenced to V

SS

LIN 

Logic inputs for low-side gate driver output (LO), in phase (referenced to V

SS

) 

VSS 

Low-side logic return 

COM 

Low-side return 

11 

LO 

Low-side gate drive output 

12 

VCC 

Low-side supply voltage 

15 

VS 

High voltage floating supply return 

16 

HO 

High-side gate drive output 

 
 
 
 

 

Lead Assignments

 

 
 

16 Lead SOIC

16

15

14

13

VB

HO

1

2

3

4

VS

12

11

10

VCC

HIN

5

6

7

LO

LIN

9

8

COM

VSS

NC

NC

NC

NC

NC

NC

NC

 

 
 

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/auirs2191s-html.html
background image

 

AUIRS2191S 

 

 

10 

www.irf.com

  

© 2012 International Rectifier 

Submit Datasheet Feedback    

November 18, 2013 

 

 

Application Information and Additional Details 

 

HIN

LIN

HO

LO

 

 

Figure 1. Input/Output Timing Diagram 

 
 
 
 

50%

10%

90%

t

r

LO

90%

10%

50%

t

f

t

on

t

off

HO

HIN

LIN

 
 

Figure 2. Switching Time Waveform Definitions 

 

 
 

 

50%

10%

90%

MT

LO

HO

50%

HO

MT

LO

HIN

LIN

 

 

Figure 3. Delay Matching Waveform Definitions 

 
 

 
 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Maker
Infineon Technologies
Datasheet PDF Download