智能栅极驱动器耦合器TLP5214A逆变器应用
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智能栅极驱动器耦合器TLP5214A逆变器应用
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运行稳定性和可靠性是交流伺服系统和通用逆变器以及太阳能和风力发电系统功率调节器中使用的逆变器等FA设备的关键特性。逆变器电路中的过流和噪声可能会导致系统故障,并可能导致设备损坏。保护IGBT和功率MOSFET的典型方法是:(a)使用电流互感器(CT)进行电流监控;(b)使用电流检测电阻进行电流监测;(c)IGBT饱和电压监控。虽然每种方法都有其优点和缺点,但方法 (c)是成本最低的解决方案,并且具有最快的运行速度和最低的功耗。TLP5214A具有内置IGBT非饱和(VCE(SAT))检测器,适用于按照方法 (c) 进行IGBT饱和监控、有源镜像钳位和故障信号反馈。这些功能提供了的性能和稳定性(与现有产品相比),特别是在开关和非饱和期间的瞬时脉冲噪声方面。TLP5214A 还有助于减少外围电路设计的设计工作量、减少外部组件并减少PCB面积。因此,该器件适用于中等功率IGBT和功率MOSFET直接驱动器件的驱动器耦合器。此外,该器件保证最低隔离电压为5,000Vrms,因此同样适用于多种类型的工业机械和设备。

典型逆变器应用
关键器件
TLP5214A是一款先进高度集成的4.0A输出电流IGBT栅极驱动光电耦合器,采用宽爬电距离和间隙的SO16L封装。
CQC:GB4943.1和GB8898日本工厂 (申请中)
替换:TLP5214A可以pin to pin 替换安华高ACPL-332J-000E,且在价格上有明显的优势

TLP5214A外观和标记
TLP7820是一款隔离放大器,该逆变器使用TLP7820,使电流传感器和电压传感器进行隔离传感。
特点

表1和表2 显示了 TLP5214A 的逆变器电路示例。本方案给出了两种电路设计,一种是采用镜像钳位且无负电源,另一种是采用负电源但无镜像钳位。
表1.两种电路设计
表2.输出规格



消隐时间tBLANK

消隐能力CBLANK与消隐时间tBLANK
为了在短时间内向功率器件栅极提供电荷(或从功率器件栅极提取电荷),栅极驱动器光电耦合器必须在开关期间快速产生(或吸收)大量的输出电流。由于这个原因,光电耦合器的开关损耗和发热也必须考虑。开关损耗由多种因素决定,包括光电耦合器的驱动频率、驱动电压、功率器件的门极电容和门极电阻。光检测的损耗占光电耦合器损耗的大部分,这些损耗会产生热量,大部分的热量集中在光检测端。外围电路设计必须考虑光电耦合器中光接收芯片和LED芯片的Max额定结温。
注意:当TLP5214A进入保护模式时,反馈侧的FAULT输出LED会亮起,并且FAULT端子输出从高电平切换到低电平以指示IGBT错误。如果继续保护模式,次级侧的FAULT输出LED也会亮起,并且大约10 mA的电流开始在VCC2和VE端子之间流动,从而增加次级侧的功率损耗。当保护模式激活时,系统必须立即关闭并重新启动(如图3和图4)
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图3.内部电路图(故障时的动作路径)
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图4.TLP5214A时序图(保护已启用)
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