介紹

ACPL-339J是一款先進的1.0 A雙輸出，易于使用，智能的手機IGBT門驅(qū)動光耦合器接口。專為支持而設(shè)計MOSFET制造商的各種電流評級，ACPL-339J使它更容易為系統(tǒng)工程師支持不同的系統(tǒng)額定功率使用一個硬件平臺通過交換MOSFET管套和電源IGBT/MOSFET開關(guān)。這個概念最大化了門驅(qū)動器設(shè)計的可伸縮性電機控制和功率轉(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，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)計限制性和電路保護。

圖1：ACPL-339J柵驅(qū)動光耦器功能圖

驅(qū)動IGBT

柵極驅(qū)動光耦合器的關(guān)鍵特點之一是它能夠提供高的峰值輸出電流充電或放電的IGBT迅速防止開關(guān)損失。柵極驅(qū)動光耦合器有輸出電流范圍從0.4A到5A，可以用來直接驅(qū)動小的IGBT。對于等級較高的IGBT，離散PNP/NPN雙相分析級為通常使用。通過將bufer級更改為MOSFET，它可以使門最大化驅(qū)動器設(shè)計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)動不同類別的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因素，ib和晶體管電流增益，β。換句話說，需要具有不同峰值輸出電流和匹配雙極管的柵極驅(qū)動器來實現(xiàn)不同類別igbt所需的峰值柵極電流。

另一方面，MOSFET管套是電壓控制器件，它們的電流放大獨立于之前的柵極驅(qū)動級。圖3顯示了具有不同內(nèi)部開啟電阻的MOSFET管套，雷德森以提供不同類別的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MOSFET啟動器的輸入閾值，MOSFET啟動器就會發(fā)生切換。

圖3： ACPL-339J驅(qū)動具有不同輸出電流能力的MOSFET器

ACPL-339J通過交換MOSFET套管口和電源IGBT/MOSFET開關(guān)，使使用一個門驅(qū)動平臺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)計關(guān)鍵電路隔離和短路保護的情況下進行。

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個或更多晶體管級級聯(lián)組成的復合結(jié)構(gòu)，以實現(xiàn)高電流增益。缺點是飽和電壓的增加，VCESAT而輸出端不能被拉到軌道上。當雙極器向IGBT柵極提供峰值輸出電流時，這會導致高功率損失。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)部開啟抵抗雷德森同時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IGBT

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

ACPL-339J的VGMOS引腳將打開一個外部的開關(guān)晶體管緩慢放電IGBT的柵極，以實現(xiàn)軟關(guān)閉問題。軟關(guān)閉的速率可以通過調(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DESAT操作是由通過一個內(nèi)置的絕緣反饋路徑報告故障到控制器。

圖5：短路保護、“軟”IGBT轉(zhuǎn)向，和隔離故障反饋

總結(jié)

ACPL-339J驅(qū)動MOSFET bufer的概念有助于最大化門驅(qū)動設(shè)計可從低功率系統(tǒng)到高功率系統(tǒng)。這有助于減少設(shè)計周期時間，并與集成一起短電路保護和反饋，簡化了門驅(qū)動的設(shè)計減少了PCB的空間和成本。

審核編輯：湯梓紅