隔離驅(qū)動(dòng)IGBT和Power MOSFET等功率器件所需的技巧二

　　HCPL-316J 飽和閾值的頂點(diǎn)設(shè)置在7V，這是對(duì)通過(guò)一個(gè)比較實(shí)際的IGBT Vce飽和電壓相比。操作時(shí)的DESAT保護(hù)有2個(gè)部分，1）I GBT的Vce電壓檢測(cè)和比較， 2）一旦越過(guò)閾值水平就激活DESAT保護(hù); 1）檢測(cè)部分，它僅在IGBT導(dǎo)通期間激活。 在IGBT關(guān)斷期間，有個(gè)微小的晶體管是導(dǎo)通的以把DESAT電容放電到0V。 當(dāng)IGBT導(dǎo)通后， 那微小的晶體管被立即？？關(guān)閉，讓250uA恒流，以充電電容，和/或直接流到IGBT，這取決于那個(gè)路徑是處于較低電壓路徑。 因此，如果IGBT的開(kāi)啟和負(fù)載配合的飽和點(diǎn)在2V，恒定電流會(huì)流入DESAT電容，直到它到達(dá)2.7V，并從那時(shí)起，恒定電流將流經(jīng)DESAT二極管（造成0.7V壓降），并通過(guò)導(dǎo)通的IGBT。作為DESAT電容的電壓只有2.7V，這仍然是比7V DESAT閾值設(shè)置低，保護(hù)電路將不會(huì)被激活。 但是，當(dāng)發(fā)生過(guò)載或短路，VCE飽和電壓將立即爬升，到如8V，因超過(guò)7V第二個(gè)部分就開(kāi)始。恒定電流將繼續(xù)充電DESAT電容到超過(guò)7V。由于DESAT電容電平跨越了7V DESAT門(mén)檻，比較器的輸出被激活，保護(hù)電路也被激活。結(jié)果是故障信號(hào)，會(huì)通過(guò)光通道發(fā)送到故障引腳并把那個(gè)故障引腳電平拉低，以通知了解故障的MCU / DSP。在同一時(shí)間，那1X小粒晶體管會(huì)導(dǎo)通，把IGBT的柵極電平 通過(guò)RG電阻來(lái)放電。由于這種晶體管比實(shí)際關(guān)斷晶體管更小約50倍， IGBT柵極電壓將被逐步放電導(dǎo)致所謂的軟關(guān)機(jī)。 Avago的應(yīng)用筆記 AN5324提供更詳細(xì)的軟關(guān)斷描述。

　　12、請(qǐng)問(wèn)：故障保護(hù)功能有哪些？都是集成在隔離驅(qū)動(dòng)器里嗎？謝謝！

　　3種故障保護(hù)功能都集成到Avago的高集成柵極驅(qū)動(dòng)器ACPL-33xJ里 - UVLO（以避免VCC2電平不足夠時(shí)開(kāi)啟IGBT），DESAT（以保護(hù)IGBT過(guò)電流或短路），和米勒鉗位（以防止寄生米勒電容造成的IGBT誤觸發(fā)）

　　13、請(qǐng)問(wèn)：如何避免米勒效應(yīng)？謝謝！

　　IGBT操作時(shí)所面臨的問(wèn)題之一是米勒效應(yīng)的寄生電容。這種效果是明顯的在0到 15 V類型的門(mén)極驅(qū)動(dòng)器（單電源驅(qū)動(dòng)器）。門(mén)集-電極之間的耦合，在于IGBT關(guān)斷 期間 ， 高dV / dt瞬態(tài)可誘導(dǎo)寄生IGBT道通（門(mén)集電壓尖峰），這是潛在的危險(xiǎn)。

　　當(dāng)上半橋的IGBT打開(kāi)操作，dVCE/ dt電壓變化發(fā)生跨越下半橋的IGBT。電流會(huì)流過(guò)米勒的寄生電容，門(mén)極電阻和內(nèi)部門(mén)極驅(qū)動(dòng)電阻。這將倒至門(mén)極電阻電壓的產(chǎn)生。如果這個(gè)電壓超過(guò)IGBT門(mén)極閾值的電壓，可能會(huì)導(dǎo)致寄生IGBT道通。

　　有兩種傳統(tǒng)解決方案。首先是添加門(mén)極和發(fā)射極之間的電容。第二個(gè)解決方法是使用負(fù)門(mén)極驅(qū)動(dòng)。第一個(gè)解決方案會(huì)造成效率損失。第二個(gè)解決方案所需的額外費(fèi)用為負(fù)電源電壓。

　　我們的解決方案是通過(guò)縮短門(mén)極 - 發(fā)射極的路徑， 通過(guò)使用一個(gè)額外的晶體管在于門(mén)極 - 發(fā)射極之間。 達(dá)到一定的閾值后，晶體管將短路門(mén)極 - 發(fā)射極地區(qū)。這種技術(shù)被稱為有源米勒鉗位， 提供在我門(mén)的ACPL-3xxJ產(chǎn)品。你可以參考Avago應(yīng)用筆記 AN5314

　　14、請(qǐng)問(wèn)：對(duì)于工作于600V直流母線的30～75A、1200V IGBT而言，ACPL-33x、ACPL-H342 這5顆帶miller鉗位保護(hù)的柵極驅(qū)動(dòng)光耦能否僅以單電源供電就能實(shí)現(xiàn)高可靠性驅(qū)動(dòng)，相比于傳統(tǒng)的正負(fù)供電，可靠性是更高，還是有所不足？謝謝！

　　Avago ACPL-332J， ACPL-333J 以及 ACPL-H342 的門(mén)極驅(qū)動(dòng)光耦可以輸出電流 2.5A。這些產(chǎn)品適合驅(qū)動(dòng)1200V，100A類型的IGBT。

　　1）當(dāng)使用負(fù)電源，就不需要使用米勒箝位，但需花額外費(fèi)用在負(fù)電源上。

　　2）如果只有單電源可使用，那么設(shè)計(jì)者可以使用內(nèi)部?jī)?nèi)置的有源米勒箝位。

　　這兩種解決方法一樣可靠。米勒箝引腳在不使用時(shí)，需要連接到VEE。

　　15、請(qǐng)問(wèn)：在哪些應(yīng)用場(chǎng)合需要考慮米勒效應(yīng)的影響？謝謝！

　　IGBT操作時(shí)所面臨的問(wèn)題之一是米勒效應(yīng)的寄生電容。這種效果是明顯的在0到 15 V類型的門(mén)極驅(qū)動(dòng)器（單電源驅(qū)動(dòng)器）。門(mén)集-電極之間的耦合，在于IGBT關(guān)斷 期間 ， 高dV / dt瞬態(tài)可誘導(dǎo)寄生IGBT道通（門(mén)集電壓尖峰），這是潛在的危險(xiǎn)。

　　當(dāng)上半橋的IGBT打開(kāi)操作，dVCE/ dt電壓變化發(fā)生跨越下半橋的IGBT。電流會(huì)流過(guò)米勒的寄生電容，門(mén)極電阻和內(nèi)部門(mén)極驅(qū)動(dòng)電阻。這將倒至門(mén)極電阻電壓的產(chǎn)生。如果這個(gè)電壓超過(guò)IGBT門(mén)極閾值的電壓，可能會(huì)導(dǎo)致寄生IGBT道通。

　　有兩種傳統(tǒng)解決方案。首先是添加門(mén)極和發(fā)射極之間的電容。第二個(gè)解決方法是使用負(fù)門(mén)極驅(qū)動(dòng)。第一個(gè)解決方案會(huì)造成效率損失。第二個(gè)解決方案所需的額外費(fèi)用為負(fù)電源電壓。

　　我們的解決方案是通過(guò)縮短門(mén)極 - 發(fā)射極的路徑， 通過(guò)使用一個(gè)額外的晶體管在于門(mén)極 - 發(fā)射極之間。 達(dá)到一定的閾值后，晶體管將短路門(mén)極 - 發(fā)射極地區(qū)。這種技術(shù)被稱為有源米勒鉗位， 提供在我門(mén)的ACPL-3xxJ產(chǎn)品。你可以參考Avago應(yīng)用筆記 AN5314

　　16、請(qǐng)問(wèn)：我們光伏逆變器是安裝在電廠，環(huán)境溫度相當(dāng)惡劣，請(qǐng)問(wèn)貴公司光耦的工作環(huán)境溫度范圍？謝謝！

　　我們產(chǎn)品的工作環(huán)境溫度范圍可達(dá)-40°C至105°C。在工業(yè)應(yīng)用情況下是足夠的。如果客戶需要更高的工作溫度，我們的R2Coupler光耦可以運(yùn)作在擴(kuò)展溫度達(dá)到125°C。

　　17、請(qǐng)問(wèn)：欠壓，缺失飽和如何更好的被避免？謝謝！

　　AVAGO門(mén)極驅(qū)動(dòng)光耦帶有欠壓閉鎖 （UVLO） 保護(hù)功能。當(dāng)IGBT故障時(shí)，門(mén)極驅(qū)動(dòng)光耦供電的電壓可能會(huì)低于閾值。有了這個(gè)閉鎖保護(hù)功能可以確保IGBT繼續(xù)在低電阻狀態(tài)。

　　我們的智能門(mén)極驅(qū)動(dòng)光耦， HCPL-316J和ACPL-33xJ，附帶DESAT檢測(cè)功能。當(dāng)DESAT引腳上的電壓超過(guò)約7V的內(nèi)部參考電壓，而IGBT仍然在運(yùn)行中，后約5μs， Fault 引腳改成邏輯低狀態(tài)， 以通知MCU / DSP。

　　在同一時(shí)間，那1X小粒晶體管會(huì)導(dǎo)通，把IGBT的柵極電平 通過(guò)RG電阻來(lái)放電。由于這種晶體管比實(shí)際關(guān)斷晶體管更小約50倍， IGBT柵極電壓將被逐步放電導(dǎo)致所謂的軟關(guān)機(jī)。Avago的應(yīng)用筆記 AN5324提供更詳細(xì)的軟關(guān)斷描述。

　　18、請(qǐng)問(wèn)：光耦柵極驅(qū)動(dòng)器最高的輸出電流是多少？謝謝！

　　根據(jù)您選擇的器件型號(hào)，Avago的光耦門(mén)極驅(qū)動(dòng)器最大輸出電流可以達(dá)到0.4A，0.6A，1.0A，1.5A，2.5A，3.0A，4.0A 以及 5.0A。

　　19、請(qǐng)問(wèn)：最大輸出電流可以達(dá)到多少安培？謝謝！

　　根據(jù)您選擇的器件型號(hào)，Avago的光耦門(mén)極驅(qū)動(dòng)器最大輸出電流可以達(dá)到0.4A，0.6A，1.0A，1.5A，2.5A，3.0A，4.0A 以及 5.0A。