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智能栅极驱动器耦合器TLP5214A逆变器应用

作者:光耦网 发布时间:2024/1/23 来源:光耦网 浏览量:592 相关关键词: TLP5214A 智能栅极驱动器 耦合器 逆变器

智能栅极驱动器耦合器TLP5214A逆变器应用

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方案简介

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.png

典型逆变器应用

关键器件

器件型号

器件目录

搭载部位・数量

说明

TLP5214A

智能栅极驱动IC耦合器

逆变器 * 6

光耦(光电IC输出)、IGBT驱动IC、IOP=+/-4.0A、5000Vrms、SO16L

TLP7820

隔离放大器

信号放大器 * 1

光耦(隔离放大器),模拟输出,5000Vrms,SO8L(LF4)

GT30J341

分立IGBT

逆变器 * 6

600V/33A IGBT,内置二极管,TO-3P(N)



TLP5214A器件简介

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。

  • 峰值输出电流:土4.0 A(Max)
  • 工作温度范围:-40至+110℃
  • 供电电流:3.8 mA (Max)
  • 电源电压:15~30V
  • 值输入电流:6 mA (Max)
  • 传播延迟 (tpLH/tpHL) : 150 ns (Max)
  • DESAT 前沿消隐时间:1.1 us (典型值)
  • 共模瞬态抗扰度:土35 kv/us (Min)
  • 隔离电压:5,000 Vrms (最小值)
  • zhong
  • 安全标准d UL 认证:
  • UL1577,文件号 E67349
  • UL 批准:CSA (组件验收服务)编号5A,文件编号 E67349
  • 选项(D4) VDE:DIN EN60747-5-5EN60065 或 EN60950-EN62368-1
  • 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.png

TLP5214A外观和标记

TLP5214A适用领域

适用于具有保护IGBT免受过流影响的驱动耦合器(逆变电路)

1.IGBT/MOSFET驱动

2.太阳能逆变器

3.伺服逆变器

4.变频空调



TLP7820

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

  • 增益精度:±0.5%(Gain rank B)
  • 增益drift:0.00012V/℃(Typ.)
  • 非线性(Vin= ±200 mV):0.02%(Typ.)
  • 输入偏移电压:0.9mV(类型)
  • 电压带宽(-3dB):230kHz(Typ.)
  • 工作温度范围:-40至105℃
  • 共模瞬态抗扰力:15kV/us(Min.)
  • 符合安全标准

TLP7820.png



逆变电路

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。

图纸

负电源供给

镜面夹紧

VCH

-VEH

VDH

VCL

RD021-SCHEMATIC1-02

17V

-

5V

5V

RD021-SCHEMATIC2-02

17V

10V

5V

5V

表1.两种电路设计


供应电压 (Vp)

300

V

输出驱动频率

10

kHz

输出电流

±10 

A

表2.输出规格


逆变电路1的框图.png


逆变电路2的U相图.png


消隐时间tBLANK.png

消隐时间tBLANK


消隐能力CBLANK与消隐时间tBLANK.png

消隐能力CBLANK与消隐时间tBLANK


散热设计

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)

内部电路图(故障时的动作路径).png

图3.内部电路图(故障时的动作路径)


TLP5214A  时序图(保护已启用).png

图4.TLP5214A时序图(保护已启用)


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