Microsoft Word - IR2x14SSPbF revL.doc

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/ir2114ss-html.html
background image

www.irf.com 

14-Aug-09 

© 2009 International Rectifier 

 

 
 

 

HALF-BRIDGE GATE DRIVER IC 

Features 

 

Floating channel up to 600 V or 1200 V 

 

Soft over-current shutdown 

 

Synchronization signal to synchronize shutdown with the other phases 

 

Integrated desaturation detection circuit 

 

Two stage turn on output for di/dt control 

 

Separate pull-up/pull-down output drive pins 

 

Matched delay outputs 

 

Undervoltage lockout with hysteresis band 

 

Lead free 

Description

 

The IR2114/IR2214 gate driver family is suited to drive a single half bridge in 
power  switching  applications.  These  drivers  provide  high  gate  driving 
capability  (2  A  source,  3  A  sink)  and  require  low  quiescent  current,  which 
allows  the  use  of  bootstrap  power  supply  techniques  in  medium  power 
systems. These drivers feature full short circuit protection by means of power 
transistor  desaturation  detection  and  manage  all  half-bridge  faults  by 
smoothly  turning  off  the  desaturated  transistor  through  the  dedicated  soft 
shutdown 

pin, 

therefore 

preventing 

over-voltages 

and 

reducing 

electromagnetic  emissions.  In  multi-phase  systems,  the  IR2114/IR2214 
drivers  communicate  using  a  dedicated  local  network  (SY_FLT  and 
FAULT/SD  signals)  to  properly  manage  phase-to-phase  short  circuits.  The 
system controller may force shutdown  or  read  device fault  state  through  the 
3.3 V compatible CMOS I/O pin (FAULT/SD). To improve the signal immunity 
from  DC-bus  noise,  the  control  and  power  ground  use  dedicated  pins 
enabling low-side emitter current sensing as well. Undervoltage conditions in 
floating and low voltage circuits are managed independently. 

 

Product Summary 

V

OFFSET

 

600 V or 

1200 V max. 

I

O

+/- (min) 

1.0 A / 1.5 A 

V

OUT

 

10.4 V – 20 V 

Deadtime matching (max) 

75 ns 

Deadtime (typ) 

330

 ns 

Desat blanking time (typ) 

3

 µs 

DSH, DSL input voltage 

threshold (typ) 

8.0 V 

Soft shutdown time (typ) 

9.25 µs 

 

Package

 

 

 

24-Lead SSOP 

 

 

Typical connection 

 

                          

IR2114SSPbF/IR2214SSPbF

 

                                

           

Data Sheet No. PD60213 revL 

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/ir2114ss-html.html
background image

                                                                                        

IR2114/IR2214SSPbF 

 

www.irf.com 

© 2009 International Rectifier 

 
 

Recommended Operating Conditions 

For proper operation the device should be used within the recommended conditions. All voltage parameters are absolute 
voltages referenced to V

SS

. The V

S

 offset rating is tested with all supplies biased at a 15 V differential. 

Symbol 

Definition 

Min. 

Max. 

Units 

V

B

 

High side floating supply voltage 

 

V

S

 + 11.5 

V

+ 20 

IR2114 

V

SS

 

600 

V

S

 

High side floating supply offset voltage 

††

 

IR2214 

V

SS

 

1200 

V

HO

 

High side output voltage (HOP, HON and SSDH) 

V

S

 

V

S

 + 20 

V

LO

 

Low side output voltage (LOP, LON and SSDL) 

V

COM

 

V

CC

 

V

CC

 

Low side and logic fixed supply voltage (Note 1) 

11.5 

20 

COM 

Power ground 

-5 

V

IN

 

Logic input voltage (HIN, LIN and FLT_CLR) 

V

SS

 

V

CC

 

V

FLT

 

Fault input/output voltage (FAULT/SD and SY_FLT) 

V

SS

 

V

CC

 

V

DSH

 

High side DS pin input voltage 

V

- 2.0 

V

B

 

V

DSL

 

Low side DS pin input voltage 

V

COM

 - 2.0 

V

CC

 

t

PWHIN

 

High side pulse width for HIN input 

 

µs 

T

A

 

Ambient temperature 

-40 

125 

°C 

 

 

† 

While internal circuitry is operational below the indicated supply voltages, the UV lockout disables the output 
drivers if the UV thresholds are not reached. A minimum supply voltage of 8V is recommended for the driver 
to operate safely under switching conditions at VS pin (please refer to the “start-up sequence” in application 
section of this document) 

†† 

Logic operational for V

S

 from V

SS

-5 V to V

SS 

+600 V or 1200 V. Logic state held for V

S

 from V

SS 

-5 V to V

SS

-

V

BS

. For a negative spike on V

B

 (referenced to V

SS

) of less than 200ns the IC will withstand a sustained peak 

of -40V under normal operation and an isolated event of up to -70V peak spike (please refer to the Design 
Tip DT97-3 for more details). 

 

 
 
 
 
 
 
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 V

SS

, all currents are defined positive into any lead The thermal resistance 

and power dissipation ratings are measured under board mounted and still air conditions. 

Symbol 

Definition 

Min. 

Max. 

Units 

V

S

 

High side offset voltage 

V

B

 - 25 

V

+ 0.3 

IR2114 

-0.3 

625 

V

B

 

High side floating supply voltage 

IR2214 

-0.3 

1225 

V

HO

 

High side floating output voltage (HOP, HON and SSDH) 

V

S

 - 0.3 

V

B

 + 0.3 

V

CC

 

Low side and logic fixed supply voltage 

-0.3 

25 

COM 

Power ground 

V

CC

 - 25 

V

CC 

+ 0.3 

V

LO

 

Low side output voltage (LOP, LON and SSDL) 

V

COM

 -0.3 

V

CC

 + 0.3 

V

IN

 

Logic input voltage (HIN, LIN and FLT_CLR) 

-0.3 

V

CC

 + 0.3 

V

FLT

 

Fault input/output voltage (FAULT/SD and SY_FLT) 

-0.3 

V

CC

 + 0.3 

V

DSH

 

High side DS input voltage 

V

S

 -3 

V

B

 + 0.3 

V

DSL

 

Low side DS input voltage 

V

COM

 -3 

V

CC

 + 0.3 

dVs/dt 

Allowable offset voltage slew rate 

— 

50 

V/ns 

P

D

 

Package power dissipation @ T

A

 ≤ 25 °C 

— 

1.5 

Rth

JA

 

Thermal resistance, junction to ambient 

— 

65 

°C/W 

T

J

 

Junction temperature 

— 

150 

T

S

 

Storage temperature 

-55 

150 

T

L

 

Lead temperature (soldering, 10 seconds) 

— 

300 

°C 

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/ir2114ss-html.html
background image

                                                                                        

IR2114/IR2214SSPbF 

 

www.irf.com 

© 2009 International Rectifier 

Static Electrical Characteristics

 

V

CC 

= 15 V, V

SS

 = COM = 0 V, V

S

 = 600 V or 1200 V and T

A

 = 25 °C unless otherwise specified. 

 

Pins: V

CC

, V

SS

, V

B

, V

S

 (refer to Fig. 1)

 

Symbol 

Definition 

Min  Typ  Max  Units 

Test Conditions 

V

CCUV+

 

V

CC

 supply undervoltage positive going threshold 

9.3  10.2  11.4 

 

V

CCUV-

 

V

CC

 supply undervoltage negative going threshold 

8.7 

9.3 

10.3 

 

V

CCUVH

 

V

CC

 supply undervoltage lockout hysteresis 

— 

0.9 

— 

 

V

BSUV+

 

(V

B

-V

S

) supply undervoltage positive going threshold 

9.3  10.2  11.4 

V

BSUV-

 

(V

B

-V

S

) supply undervoltage negative going threshold 

8.7 

9.3 

10.3 

V

S

 = 0 V, V

S

 = 600 V 

or 1200 V 

V

BSUVH

 

(V

B

-V

S

) supply undervoltage lockout hysteresis 

— 

0.9 

— 

 

I

LK

 

Offset supply leakage current 

— 

— 

50 

V

B

 = V

=  600 V or 

1200 V 

I

QBS

 

Quiescent V

BS

 supply current 

— 

400 

800 

µA 

V

IN

 = 0 V or 3.3 V 

I

QCC

 

Quiescent V

CC 

supply current 

— 

0.7 

2.5 

mA 

no load 

 
 

Pins: HIN, LIN, FLTCLR, FAULT/SD, SY_FLT (refer to Fig. 2, 3) 

Symbol 

Definition 

Min 

Typ 

Max  Units 

Test Conditions 

V

IH

 

Logic "1" input voltage 

2.0 

— 

— 

V

IL

 

Logic "0" input voltage 

— 

— 

0.8 

V

IHSS

 

Logic input hysteresis 

0.2 

0.4 

— 

V

CC

 = V

CCUV- 

to 20 V 

Logic “1” input bias current (HIN, LIN, FLTCLR) 

— 

330 

— 

I

IN+

 

Logic “0” input bias current (FAULT/SD, SY_FLT) 

— 

V

IN

 = 3.3 V 

Logic “0” input bias current 

-1 

— 

I

IN-

 

Logic “1” input bias current (FAULT/SD, SY_FLT) 

-1 

— 

µA 

V

IN

 = 0 V 

R

ON,FLT

 

FAULT/SD open drain resistance 

— 

60 

— 

 

R

ON,SY

 

SY_FLT open drain resistance 

— 

60 

— 

 

PW≤ 7 µs 

 
 

 
Pins: DSL, DSH (refer to Fig. 4) 

V

DESAT

, I

DS

 and I

DSB

 parameters are referenced to COM and V

S

 respectively for DSL and DSH. 

Symbol 

Definition 

Min Typ Max Units 

Test Conditions 

V

DESAT+

 

High desat input threshold voltage 

7.2  8.0  8.8 

V

DESAT-

 

Low desat input threshold voltage 

6.3  7.0  7.7 

V

DSTH

 

Desat input voltage hysteresis 

—  1.0  — 

See Figs. 4,16 

I

DS+

 

High DSH or DSL input bias current  —  21  — 

V

DESAT

 = V

CC

 or V

BS

 

I

DS

Low DSH or DSL input bias current 

—  -160  — 

µA 

V

DESAT

 = 0 V 

 
 

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/ir2114ss-html.html
background image

                                                                                        

IR2114/IR2214SSPbF 

 

www.irf.com 

© 2009 International Rectifier 

Pins: HOP, LOP (refer to Fig. 5) 

Symbol 

Definition 

Min  Typ  Max  Units  Test Conditions 

V

OH

 

High level output voltage, V

B

 – V

HOP

 or V

CC

 –V

LOP

 

— 

40 

300 

mV 

I

O

= 20 mA 

I

O1+

 

Output high first stage short circuit pulsed current 

— 

V

HOP/LOP

= 0 V, H

IN

 

or L

IN 

= 1,  PW≤ 

200 ns, resistive 

load, see Fig. 8 

I

O2+

 

Output high second stage short circuit pulsed current 
 

0.5 

— 

V

HOP/LOP

= 0 V, H

IN 

or L

IN

= 1, 

400 ns ≤PW≤ 10 

µs, resistive load, 

see Fig. 8 

 
 

Pins: HON, LON, SSDH, SSDL (refer to Fig. 6) 

Symbol 

Definition 

Min  Typ  Max  Units  Test Conditions 

V

OL

 

Low level output voltage, V

HON

 or V

LON

 

— 

45 

300 

mV 

I

O

= 20 mA 

R

ON,SSD

 

Soft Shutdown on resistance 

 

— 

90 

— 

 

PW≤ 7 µs 

I

O-

 

Output low short circuit pulsed current 

1.5 

— 

V

HOP/LOP 

= 15 V, 

H

IN

 or L

IN

 = 0, PW≤ 

10 µs 

 

 

† 

SSD operation only 

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/ir2114ss-html.html
background image

                                                                                        

IR2114/IR2214SSPbF 

 

www.irf.com 

© 2009 International Rectifier 

AC Electrical Characteristics 

V

CC

 = V

BS

 = 15 V, V

S

 = V

SS

 and T

A

 = 25 °C unless otherwise specified. 

Symbol 

Definition 

Min. 

Typ.  Max.  Units 

Test Conditions 

t

on

 

Turn on propagation delay 

220 

440 

660 

t

off

 

Turn off propagation delay 

220 

440 

660 

t

r

 

Turn on rise time (C

LOAD

=1 nF) 

— 

24 

— 

t

f

 

Turn off fall time (C

LOAD

=1 nF) 

— 

— 

V

IN

 = 0 & 1, V

S

 = 0 V to 600 V 

or 1200 V, 

HOP shorted to HON, LOP 

shorted to LON, Fig. 7 

t

on1

 

Turn on first stage duration time 

120 

200 

280 

Fig. 8 

t

DESAT1

 

DSH to HO soft shutdown propagation delay at HO 
turn on 

2000  3300  4600 

V

HIN

= 1 V 

t

DESAT2

 

DSH to HO soft shutdown propagation delay after 
blanking 

1050 

— 

— 

V

DESAT

 = 15 V, Fig. 10 

t

DESAT3

 

DSL to LO soft shutdown propagation delay at LO 
turn on 

2000  3300  4600 

V

LIN

 = 1 V 

t

DESAT4

 

DSL to LO soft shutdown propagation delay after 
blanking 

1050 

— 

— 

V

DESAT

 = 15 V, Fig. 10 

t

DS

 

Soft shutdown minimum pulse width of desat 

1000 

— 

— 

Fig. 9 

t

SS

 

Soft shutdown duration period 

5700  9250  13500 

V

DS

=15 V, Fig. 9 

t

SY_FLT,

 

DESAT1

 

 
DSH to SY_FLT propagation delay at HO turn on 

— 

3600 

— 

V

HIN

 = 1 V 

t

SY_FLT,

 

DESAT2

 

 
DSH to SY_FLT propagation delay after blanking 

1300 

— 

— 

V

DS

 = 15 V, Fig. 10 

t

SY_FLT

DESAT3

 

 

DSL to SY_FLT propagation delay at LO turn on 

— 

3050 

— 

V

LIN

 = 1 V 

t

SY_FLT

DESAT4

 

 
DSL to SY_FLT propagation delay after blanking 

1050 

— 

— 

V

DESAT

=15 V, Fig. 10 

t

BL

 

DS blanking time at turn on 

— 

3000 

— 

V

HIN 

= V

LIN 

= 1 V, V

DESAT

=15 V,  

Fig. 10 

Deadtime/Delay Matching Characteristics 

 

DT 

Deadtime 

— 

330 

— 

Fig. 11 

MDT 

Deadtime matching, MDT=DTH-DTL 

— 

— 

75 

External DT = 0 s, Fig. 11 

PDM 

Propagation delay matching, 
Max (ton, toff) – Min (ton, toff) 

— 

— 

75 

ns 

External DT > 500 ns, Fig. 7 

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/ir2114ss-html.html
background image

                                                                                        

IR2114/IR2214SSPbF 

 

www.irf.com 

© 2009 International Rectifier 

 
 
 
 
 
 
 
 

 
 
 
 

           Figure 1:

 Undervoltage Diagram                                                      Figure 2: HIN, LIN and FLTCLR Diagram 

 
 
 
 
 
 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

Figure 3:

 FAULT/SD and SY_FLT Diagram                                             Figure 4: DSH and DSL Diagram 

 
 
 
 
 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

         Figure 5:

 HOP and LOP Diagram                                               Figure 6: HON, LON, SSDH and SSDL Diagram 

 
 

 

 
 
 
 

V

CC

/V

B

V

CCUV

/V

BSUV

V

SS

/V

S

comparator

UV

internal

signal

 

 

HIN/LIN/
FLTCLR

V

SS

schmitt

trigger

10k

internal

signal

 

 

LOP/HOP

V

CC

/V

B

on/off

internal signal

V

OH

200ns

oneshot

 

 

SSDL/SSDH

COM/V

S

on/off

internal signal

R

ON,SSD

LON/HON

desat

internal signal

V

OL

 

DSL/DSH

V

DESAT

COM/V

S

comparator

100k

700k

V

CC

/V

BS

SSD

internal

signal

 

FAULT/SD

 

SY_FLT

 

V

SS

 

schmitt

trigger

R

 

ON

 

fault/hold

 

internal signal

 

 

 

 

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/ir2114ss-html.html
background image

                                                                                        

IR2114/IR2214SSPbF 

 

www.irf.com 

© 2009 International Rectifier 

 

         

 

HIN 
LIN 

HO (HOP=HON) 
LO (LOP=LON) 

10% 

3.3V 

PW

in 

PW

out 

10% 

90% 

90% 

50% 

50% 

t

 

on 

t

 

r

 

t

 

off 

t

 

 

 

     Figure 7:

 Switching Time Waveforms 

 
 

Ton1

Io1+

Io2+

 

 

Figure 8:

 Output Source Current 

 
 

HIN/LIN

HO/LO

8V

8V

t

SS

t

DESAT

3.3V

DSH/DSL

t

DS

SSD Driver Enable

 

 

   Figure 9:

 Soft Shutdown Timing Waveform 

 
 

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/ir2114ss-html.html
background image

                                                                                        

IR2114/IR2214SSPbF 

 

www.irf.com 

© 2009 International Rectifier 

 

      

HIN

DSH

SY_FLT

t

DESAT1

8V

50%

t

SY_FLT,DESAT1

HON

90%

50%

t

BL

FAULT/SD

FLTCLR

SoftShutdown

LIN

LON

90%

SoftShutdown

t

DESAT2

8V

t

SY_FLT,DESAT2

50%

t

BL

DSL

90%

50%

t

BL

SoftShutdown

90%

SoftShutdown

50%

t

BL

8V

8V

50%

t

SY_FLT,DESAT3

t

SY_FLT,DESAT4

t

DESAT3

t

DESAT4

50%

50%

Turn-On Propagation Delay

Turn-On Propagation Delay

90%

Turn_Off propagation Delay

50%

90%

50%

50%

10%

10%

 

Figure 10:

 Desat Timing

 

 

 
 
 
 
 
 

 

HIN 

LIN 

HO (HOP=HON) 

LO (LOP=LON) 

DTH 

DTL 

50% 

50% 

50% 

50% 

50% 

50% 

MDT=DTH-DTL 

 

 

Figure 11:

 Internal Deadtime Timing 

 

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/ir2114ss-html.html
background image

                                                                                        

IR2114/IR2214SSPbF 

 

www.irf.com 

© 2009 International Rectifier 

Lead Assignments 
 
 
 
 
 
 
 

 
 

 

24-Lead SSOP  

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
Lead Definitions 

Symbol 

Description 

V

CC

 

Low side gate driver supply 

V

SS

 

Logic ground 

HIN 

Logic input for high side gate driver outputs (HOP/HON) 

LIN 

Logic input for low side gate driver outputs (LOP/LON) 

 

FAULT/SD 

Dual function (in/out) active low pin. Refer to Figs. 15, 17, and 18. As an output, indicates fault condition. 
As an input, shuts down the outputs of the gate driver regardless H

IN

/L

IN

 status. 

 

SY_FLT 

Dual function (in/out) active low pin. Refer to Figs. 15, 17, and 18. As an output, indicates SSD sequence 
is occurring. As an input, an active low signal freezes both output status. 

FLT_CLR 

Fault clear active high input. Clears latched fault condition (see Fig. 17) 

LOP 

Low side driver sourcing output 

LON 

Low side driver sinking output 

DSL 

Low side IGBT desaturation protection input 

SSDL 

Low side soft shutdown 

COM 

Low side driver return 

V

B

 

High side gate driver floating supply 

HOP 

High side driver sourcing output 

HON 

High side driver sinking output 

DSH 

High side IGBT desaturation protection input 

SSDH 

High side soft shutdown 

V

S

 

High side floating supply return 

 
 

SSOP24

1

12

24

13

SSDL

FLT_CLR

HIN

COM

SY_FLT

LON

FAULT/SD

VSS

LOP

VCC

DSL

HOP

SSDH

HON

N.C.

VS

N.C.

DSH

VB

N.C.

N.C.

N.C.

N.C.

LIN

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/ir2114ss-html.html
background image

                                                                                        

IR2114/IR2214SSPbF 

 

www.irf.com 

© 2009 International Rectifier 

10 

SCHMITT

TRIGGER

INPUT

SHOOT

THROUGH

PREVENTION

(DT) Deadtime

LEVEL

SHIFTERS

LATCH

LOCAL DESAT

PROTECTION

SOFT SHUTDOWN

UV_VBS DETECT

di/dt control
Driver

UV_VCC
DETECT

LOCAL DESAT

PROTECTION

SOFTSHUTDOWN

di/dt control
Driver

on/off

on/off

desat

soft

shutdown

on/off

soft

shutdown

on/off (HS)

DesatHS

DesatLS

on/off (LS)

H

a

rd

 S

h

u

tD

o

w

n

in

te

rn

a

l H

o

ld

SD

FAULT LOGIC

managemend

(See figure 14)

UV_VCC

VB

HOP

HON

SSDH

DSH

VS

LOP

LON

SSDL

DSL

COM

VSS

FLT_CLR

FAULT/SD

SY_FLT

LIN

HIN

VCC

FAULT

HOLD

SSD

INPUT

HOLD

LOGIC

OUTPUT

SHUTDOWN

LOGIC

 

FUNCTIONAL BLOCK DIAGRAM 

Start-Up

Sequence

FAULT

HO/LO=1

HO=LO=0

UnderVoltage

V

CC

HO=LO=0

Freeze

ShutDown

S

Y

_F

LT

S

Y

_

F

L

T

S

Y

_F

L

T

F

L

T

_

C

L

R

H

IN

/L

IN

H

IN

/L

IN

UV

_VC

C

U

V

_

V

C

C

UV_VBS

FAUL

T/SD

DS

H

/L

D

S

H

/L

FA

U

L

T

/S

D

FAULT/SD

FAUL

T/SD

FA

U

LT

/S

D

U

V_

V

B

S

UV_VCC

DESAT

EVENT

UnderVoltage

V

BS

HO=0, LO=LIN

Soft

ShutDown

 

STATE DIAGRAM 

 

Stable State 

 

FAULT 

 

HO=LO=0 (Normal operation) 

 

HO/LO=1 (Normal operation) 

 

UNDERVOLTAGE V

CC

 

 

SHUTDOWN (SD) 

 

UNDERVOLTAGE V

BS

 

 

FREEZE 

Temporary State 

 

SOFT SHUTDOWN 

 

START UP SEQUENCE 

System Variable 

 

FLT_CLR 

 

HIN/LIN 

 

UV_VCC 

 

UV_VBS 

 

DSH/L 

 

SY_FLT 

 

FAULT/SD 

NOTE 1: A change of logic value of the signal labeled on lines (system variable) generates a state transition. 
NOTE 2: Exiting from UNDERVOLTAGE V

BS

 state, the HO goes high only if a rising edge event happens in

 

H

IN

Maker
Infineon Technologies
Datasheet PDF Download