IRS21851SPbF Product Datasheet

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/Infineon-IRS21851-DS-v02_00-EN-html.html
background image

Features

 

Gate drive supply range from 10 V to 20 V

 Undervoltage lockout for V

 

BS  

and V

CC

 

 3.3 V and 5 V input logic compatible

• 

Tolerant to negative transient voltage

  Matched propagation delays for all channels

Description

The IRS21851 is a high voltage, high speed power

MOSFET and IGBT single high-side driver with propa-

gation delay  matched  output channels.  Proprietary

HVIC and latch immune CMOS technologies enable

ruggedized monolithic construction. The floating logic

input is compatible with standard  CMOS or  LSTTL

output, down to 3.3 V logic and can be operated up to

600 V above the ground. The output driver features a

high  pulse  current  buffer  stage  designed for  mini-

mum  driver cross-conduction. The floating channel

can be used to drive an N-channel power MOSFET

or IGBT in the high- side configuration, which oper-

ates up to 600 V.

 

SINGLE HIGH SIDE DRIVER IC

Product Summary

V

OFFSET

600 V max.

I

O

+/-

4 A / 4 A

V

OUT

10 V - 20 V

t

on/off

 (typ.)

 

160 ns & 160 ns

Package

Typical Connection

8-Lead  SOIC

IRS21851

IRS21851SPbF

www.irf.com

1

(Refer to Lead Assignments for correct pin configuration). This diagram shows electrical connections only.

Please refer to our Application Notes and DesignTips for proper circuit board layout.

V

CC

V

B

V

S

HO

IN

COM

up to  600V

V

CC

IN

TO

LOAD

 

RoHS compliant

 

 

Data Sheet PD No. 60255  revA

Not recommended for new designs. No replacement is available

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/Infineon-IRS21851-DS-v02_00-EN-html.html
background image

www.irf.com

2

IRS21851SPbF

Absolute Maximum Ratings

Absolute maximum  ratings indicate  sustained limits  beyond which  damage to  the device  may occur. All voltage  parameters

are absolute voltages referenced to COM.  The thermal resistance and power dissipation ratings are measured under board

mounted and still air conditions.

Symbol

Definition

Min.

Max.

Units

V

CC

 

Low-side supply  voltage

 

10

 

20

V

IN

HIN input voltage

COM

V

CC

V

B

 

High-side floating  well  supply  voltage

 

V

S

 + 10

 

V

S

 + 20

V

S

 

High-side  floating well  supply offset  voltage

 

Note 2

 

600

V

HO

Floating gate  drive output  voltage

V

S

V

B

T

A

Ambient  temperature

-40

125

°C

Note 2:  Logic operational for V

S

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

S

 of -5  V to -V

BS

. (Please refer to  the Design

Tip DT97-3 for more details).

Recommended Operating Conditions

For proper  operation, the  device  should  be used  within the  recommended conditions. All voltage  parameters are  absolute

voltages  referenced to  COM. The  offset  rating  are tested  with supplies  of (V

CC

-COM)=(V

B

-V

S

)=15  V.

V

Symbol

Definition

Min.

Max.

Units

V

CC

 

Low-side supply  voltage

 

-0.3

 

20 (Note 1)

V

IN

 

Logic input  voltage (HIN)

 

COM -0.3

 

V

CC 

+  0.3

V

B

 

High-side floating  well  supply  voltage

 

-0.3

 

620 (Note  1)

V

S

 

High-side  floating well  supply  return  voltage

 

V

B

 - 20

 

V

B

 + 0.3

V

HO

Floating gate  drive output  voltage

V

S

 - 0.3

V

+ 0.3

dV

s

/dt

Allowable V

offset  supply  transient  relative  to  COM

50

V/ns

P

D

 

Package power dissipation @ T

A

 

 +25 °C 

 

 

1.25

 

W

Rth

JA

Thermal resistance,  junction  to  ambient

100

°C/W

T

J

Junction  temperature

-55

150

T

S

Storage  temperature

-55

150

T

L

Lead  temperature  (soldering,  10  seconds)

300

V

°C

Note 1:   All supplies are  fully tested at 25  V. An internal 20  V clamp exists for  each supply.

Not recommended for new designs. No replacement is available

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/Infineon-IRS21851-DS-v02_00-EN-html.html
background image

www.irf.com

3

IRS21851SPbF

Dynamic Electrical Characteristics

(V

CC

-COM)=(V

B

-V

S

)=15 V, T

A

 = 25 

o

C. C

L

 = 1000 pF unless otherwise specified. All parameters are referenced to COM.

Symbol

Definition

Min. Typ. Max. Units Test Conditions

t

on

Turn-on  propagation  delay

160

210

(V

S

 -COM) = 0 V

t

off

Turn-off  propagation  delay

160

210

(V

S

 -COM) 

 

= 600 V

t

r

Turn-on rise  time

15

40

t

f

Turn-off  fall  time

15

40

ns

Symbol

Definition

Min. Typ. Max. Units Test Conditions

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

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

9.0

I

LK

High-side  floating  well  offset  supply  leakage  current —

50

V

B

 = V

S

 = 600 V

I

QBS

Quiescent  V

BS

  supply  current

80

150

I

QCC

Quiescent  V

CC

  supply  current

120

240

V

IH

Logic  “1”  input  voltage

2.5

V

IL

Logic  “0”  input  voltage

0.8

V

OH,  HO

HO high level output voltage, V

BIAS

 -  V

O

20

60

V

OL,  HO

HO  low  level  output  voltage,  V

O

10

30

I

IN+

Logic “1”  input bias  current

10

20

V

HIN

 = 5 V

I

IN-

Logic “0”  input bias  current

0

5

V

HIN

 = 0 V

I

O+, HO

Output high  short circuit  pulsed current  HO

4

V

O

 = 0 V, V

IN 

= 0 V

PW

 ≤

 10 µs

I

O-, HO

Output low  short circuit  pulsed current  HO

4

V

O

 = 15 V, V

IN 

= 15 V

PW

 ≤

 10 µs

Static Electrical Characteristics

(V

CC

-COM)=(V

B

-V

S

)=15 V. The  V

IN

,  V

TH,

 and  I

IN

  parameters are  referenced to  COM. The  V

O

 and  I

O

  parameters  are

referenced  respective  V

S

 and  are applicale  to  the  respective output  leads  HO.  The  V

CC 

parameters are  referenced  to

COM.  The V

BSUV 

parameters are referenced  to V

S.

V

mV

µA

µA

A

I

O

 = 2 mA

HIN

 

= 0 V or 5 V

V

Not recommended for new designs. No replacement is available

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/Infineon-IRS21851-DS-v02_00-EN-html.html
background image

www.irf.com

4

IRS21851

SPbF

Lead Assignments

Functional Block Diagram

Lead Definitions

Symbol

Description

V

CC

 

Low-side supply voltage

COM

Ground

V

B

 

High-side drive floating supply

HO

 

High-side driver outputs

V

S

High voltage floating supply return

HIN

 

Logic inputs for high-side gate driver output (in phase)

8-Lead  SOIC

1

2

3

4

8

7

6

5

VCC

COM

HIN

VB

HO

VS

IRS21851

S

HIN

LEVEL

SHIFT UP

FILTER,

LATCH

UV DETECT

DRIVER

VB

VS

HO

HIGHSIDE CHANNLE1

 PULSE

GEN

VCC

COM

VCCUV

DETECT

5V

VREG

Not recommended for new designs. No replacement is available

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/Infineon-IRS21851-DS-v02_00-EN-html.html
background image

www.irf.com

5

IRS21851PbF

Figure  1.  Switching  Time  Waveforms

Figure  2.  Input/Output  Timing  Diagram

IN

OUT

t

r

50%

90%

10%

50%

90%

10%

t

off

t

f

t

on

HO

HIN

Not recommended for new designs. No replacement is available

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/Infineon-IRS21851-DS-v02_00-EN-html.html
background image

www.irf.com

6

IRS21851SPbF

Typ

Max

0

50

100

150

200

250

300

-50

-25

0

25

50

75

100

125

Temperature (°C)

T

 

u

 

r

 

n

 

-

 

O

 

P

 

r

 

o

 

p

 

a

 

g

 

a

 

t

 

i

 

o

 

D

 

e

 

l

 

a

 

(

 

n

 

s

 

Figure 3A. Turn-On Propagation Delay vs . 

Temperature

Typ

Max

0

50

100

150

200

250

300

10

12

14

16

18

20

Supply Voltage (V)

Figure 3B. Turn-On Propagation Delay vs. 

Supply Voltage

Typ

Max

0

50

100

150

200

250

300

-50

-25

0

25

50

75

100

125

Temperature (°C)

Tu

rn

-O

ff 

Pr

op

ag

at

io

D

el

ay

 (n

s)

 

Figure 4A. Turn-Off Propagation Delay vs . 

Temperature

Typ

Max

0

50

100

150

200

250

10

12

14

16

18

20

Supply Voltage (V)

T

 

u

 

r

 

n

 

-

 

O

 

f

 

f P

 

r

 

o

 

p

 

a

 

g

 

a

 

t

 

i

 

o

 

D

 

e

 

l

 

a

 

(

 

n

 

s

 

)

Figure 4B. Turn-Off Propagation Delay vs. 

Supply Voltage

T

 

u

 

r

 

n

 

-

 

O

 

P

 

r

 

o

 

p

 

a

 

g

 

a

 

t

 

i

 

o

 

D

 

e

 

l

 

a

 

(

 

n

 

s

 

Not recommended for new designs. No replacement is available

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/Infineon-IRS21851-DS-v02_00-EN-html.html
background image

www.irf.com

7

IRS21851SPbF

Typ

Max

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

-50

-25

0

25

50

75

100

125

Temperature (°C)

T

 

u

 

r

 

n

 

-

 

O

 

R

 

i

 

s

 

T

 

i

 

m

 

 (

 

n

 

s

 

Figure 5A. Turn-On Rise  Time vs. 

Temperature

Typ

Max

0

10

20

30

40

50

60

10

12

14

16

18

20

Supply Voltage (V)

 

 

Figure 5B. Turn-On Rise Time vs. Supply 

Voltage

Typ

Max

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

-50

-25

0

25

50

75

100

125

Temperature (°C)

Tu

rn

-O

ff 

Fa

ll T

im

 (

ns

Figure 6A. Turn-Off Fall Time vs. 

Temperature

Typ

Max

0

10

20

30

40

50

60

10

12

14

16

18

20

Supply Voltage (V)

Figure 6B. Turn-Off Fall Tim e vs. Supply 

Voltage

T

 

u

 

r

 

n

 

-

 

O

 

R

 

i

 

s

 

T

 

i

 

m

 

 (

 

n

 

s

 

Tu

rn

-O

ff 

Fa

ll T

im

 (

ns

Not recommended for new designs. No replacement is available

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/Infineon-IRS21851-DS-v02_00-EN-html.html
background image

www.irf.com

8

IRS21851SPbF

Max

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

-50

-25

0

25

50

75

100

125

Temperature (°C)

Lo

gi

"1

" I

np

ut

 V

ol

ta

ge

  (

V)

 

Figure 7A. Logic "1" Input  Voltage vs. 

Temperature

Max

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

10

12

14

16

18

20

Supply Voltage (V)

Lo

gi

"1

" I

np

ut

 V

ol

ta

ge

  (

V)

Figure 7B. Logic "1" Input Voltage vs. Supply 

Voltage

Min

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

-50

-25

0

25

50

75

100

125

Temperature (°C)

Lo

gi

"0

" I

np

ut

 V

ol

ta

ge

  (

V)

 

Figure 8A. Logic "0" Input Voltage vs. 

Temperature

Min

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

10

12

14

16

18

20

Supply Voltage (V)

Lo

gi

"0

" I

np

ut

 V

ol

ta

ge

  (

V)

Figure 8B. Logic "0" Input Voltage vs. Supply 

Voltage

Not recommended for new designs. No replacement is available

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/Infineon-IRS21851-DS-v02_00-EN-html.html
background image

www.irf.com

9

IRS21851SPbF

Typ

Max

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

-50

-25

0

25

50

75

100

125

Temperature (°C)

H

ig

Le

ve

l O

ut

pu

t  

(m

V)

 

Figure 9A. High Level Output vs. 

Temperature (Io = 2 mA)

Typ

Max

0

10

20

30

40

50

60

70

10

12

14

16

18

20

Supply Voltage (V)

H

 

i

 

g

 

L

 

e

 

v

 

e

 

l O

 

u

 

t

 

p

 

u

 

t  

(

 

m

 

V

 

)

Figure 9B. High Level Output vs. Supply 

Voltage (Io =2 mA)

Typ

Max

0

5

10

15

20

25

30

35

40

-50

-25

0

25

50

75

100

125

Temperature (°C)

Lo

w

 L

ev

el

 O

ut

pu

t  

(m

V)

 

Figure 10A. Low Level Output vs. 

Temperature (Io=2 mA)

Typ

Max

0

5

10

15

20

25

30

35

10

12

14

16

18

20

Supply Voltage (V)

Lo

w

 L

ev

el

 O

ut

pu

t  

(m

V)

Figure 10B. Low Level Output vs. Supply 

Voltage (Io=2 mA)

Not recommended for new designs. No replacement is available

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/Infineon-IRS21851-DS-v02_00-EN-html.html
background image

www.irf.com

10

IRS21851SPbF

Max

0

50

100

150

200

250

300

-50

 

-25

 

0

 

25

 

50

 

75

 

100

 

125

Temperature (°C)

O

ffs

et

 S

up

pl

Le

ak

ag

C

ur

re

nt

 (µ

A)

Figure 11A. Offset Supply Leakag

e Current 

vs. Temperature

Max

0

10

20

30

40

50

60

10

12

14

16

18

20

Supply Voltage (V)

O

 

f

 

f

 

s

 

e

 

t S

 

u

 

p

 

p

 

l

 

L

 

e

 

a

 

k

 

a

 

g

 

C

 

u

 

r

 

r

 

e

 

n

 

t (

 

µ

 

A

 

)

Figure 11B. Offse t Supply Leak age Current vs. 

Supply Voltage

Typ

Max

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

-50

-25

0

25

50

75

100

125

Temperature (°C)

V

B

S

 S

up

pl

C

ur

re

nt

  (

µA

Figure 12A. V

BS

 Supply Current vs. 

Temperature

Typ

Max

0

50

100

150

200

250

10

12

14

16

18

20

Supply Voltage (V)

V

B

S

 S

up

pl

C

ur

re

nt

  (

µA

)

Figure 12B. V

BS

 Supply Curre nt vs. Supply 

Voltage

Not recommended for new designs. No replacement is available

Maker
Infineon Technologies