介紹

ACPL-339J是一款先進(jìn)的1.0 A雙輸出，易于使用，智能的手機(jī)IGBT門(mén)驅(qū)動(dòng)光耦合器接口。專(zhuān)為支持而設(shè)計(jì)MOSFET制造商的各種電流評(píng)級(jí)，ACPL-339J使它更容易為系統(tǒng)工程師支持不同的系統(tǒng)額定功率使用一個(gè)硬件平臺(tái)通過(guò)交換MOSFET管套和電源IGBT/MOSFET開(kāi)關(guān)。這個(gè)概念最大化了門(mén)驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)的可伸縮性電機(jī)控制和功率轉(zhuǎn)換的應(yīng)用范圍從低到高額定功率。

ACPL-339J還集成了短路保護(hù)，在下面電壓鎖定(UVLO)，“軟”IGBT轉(zhuǎn)向，并將隔離故障反饋到提供最大限度的設(shè)計(jì)限制性和電路保護(hù)。

圖1：ACPL-339J柵驅(qū)動(dòng)光耦器功能圖

驅(qū)動(dòng)IGBT

柵極驅(qū)動(dòng)光耦合器的關(guān)鍵特點(diǎn)之一是它能夠提供高的峰值輸出電流充電或放電的IGBT迅速防止開(kāi)關(guān)損失。柵極驅(qū)動(dòng)光耦合器有輸出電流范圍從0.4A到5A，可以用來(lái)直接驅(qū)動(dòng)小的IGBT。對(duì)于等級(jí)較高的IGBT，離散PNP/NPN雙相分析級(jí)為通常使用。通過(guò)將bufer級(jí)更改為MOSFET，它可以使門(mén)最大化驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)的可伸縮性和功率轉(zhuǎn)換能力。

圖2顯示了不同的雙極極管用于驅(qū)動(dòng)不同類(lèi)別的igbt從50A到600A。隨著IGBT的尺寸的增大，峰值電流越大。

圖2：具有不同輸出電流的柵極驅(qū)動(dòng)器以匹配雙極極管

雙極電源的輸出電流是其基底電流的一個(gè)因素，ib和晶體管電流增益，β。換句話(huà)說(shuō)，需要具有不同峰值輸出電流和匹配雙極管的柵極驅(qū)動(dòng)器來(lái)實(shí)現(xiàn)不同類(lèi)別igbt所需的峰值柵極電流。

另一方面，MOSFET管套是電壓控制器件，它們的電流放大獨(dú)立于之前的柵極驅(qū)動(dòng)級(jí)。圖3顯示了具有不同內(nèi)部開(kāi)啟電阻的MOSFET管套，雷德森以提供不同類(lèi)別的igbt所需的峰值柵極電流。雖然ACPL- 339J輸出被指定為1A，但只要ACPL-339J輸出電壓超過(guò)MOSFET啟動(dòng)器的輸入閾值，MOSFET啟動(dòng)器就會(huì)發(fā)生切換。

圖3： ACPL-339J驅(qū)動(dòng)具有不同輸出電流能力的MOSFET器

ACPL-339J通過(guò)交換MOSFET套管口和電源IGBT/MOSFET開(kāi)關(guān)，使使用一個(gè)門(mén)驅(qū)動(dòng)平臺(tái)更容易支持不同的系統(tǒng)功率額定值。所有這些改變都可以在不重新設(shè)計(jì)關(guān)鍵電路隔離和短路保護(hù)的情況下進(jìn)行。

圖4： MOSFET bufer消耗了更少的功率，提高了整體效率

雙極管使用由2個(gè)或更多晶體管級(jí)級(jí)聯(lián)組成的復(fù)合結(jié)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)高電流增益。缺點(diǎn)是飽和電壓的增加，VCESAT而輸出端不能被拉到軌道上。當(dāng)雙極器向IGBT柵極提供峰值輸出電流時(shí)，這會(huì)導(dǎo)致高功率損失。由于IGBT的柵極需要更高的峰值電流，雙極極管的功率損失大大增加。

MOSFET bufer有“軌到軌”輸出和較低的內(nèi)部開(kāi)啟抵抗雷德森同時(shí)提供更高的峰值電流比雙極電極bufer.圖像4中的MOSFET器顯示出明顯的功率降低與提供相同峰值電流的雙極器相比。

保護(hù)IGBT

IGBT的集電極-發(fā)射極電壓(VCE)可以通過(guò)ACPL-進(jìn)行監(jiān)測(cè)IGBT正常運(yùn)行時(shí)，339J DESAT引腳。短路時(shí)發(fā)生時(shí)，高電流低通過(guò)IGBT，它出來(lái)飽和到DESAT模式。這導(dǎo)致了IGBTVCE增加快速地從2v的飽和電壓開(kāi)始。一旦它穿過(guò)ACPL-339J的s閾值為8V，記錄為短路故障，并出現(xiàn)軟關(guān)機(jī)被觸發(fā)。

ACPL-339J的VGMOS引腳將打開(kāi)一個(gè)外部的開(kāi)關(guān)晶體管緩慢放電IGBT的柵極，以實(shí)現(xiàn)軟關(guān)閉問(wèn)題。軟關(guān)閉的速率可以通過(guò)調(diào)整外部晶體管和電阻器的大小，以最小化超調(diào)在IGBT。最后，整個(gè)DESAT操作是由通過(guò)一個(gè)內(nèi)置的絕緣反饋路徑報(bào)告故障到控制器。

圖5：短路保護(hù)、“軟”IGBT轉(zhuǎn)向，和隔離故障反饋

總結(jié)

ACPL-339J驅(qū)動(dòng)MOSFET bufer的概念有助于最大化門(mén)驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)可從低功率系統(tǒng)到高功率系統(tǒng)。這有助于減少設(shè)計(jì)周期時(shí)間，并與集成一起短電路保護(hù)和反饋，簡(jiǎn)化了門(mén)驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì)減少了PCB的空間和成本。

審核編輯：湯梓紅