原创 在逆变器中驱动和保护IGBT

介绍

ACPL-339J是一款先进的1.0 A双输出，易于使用，智能的手机IGBT门驱动光耦合器接口。专为支持而设计MOSFET制造商的各种电流评级，ACPL-339J使它更容易为系统工程师支持不同的系统额定功率使用一个硬件平台通过交换MOSFET管套和电源IGBT/MOSFET开关。这个概念最大化了门驱动器设计的可伸缩性电机控制和功率转换的应用范围从低到高额定功率。

ACPL-339J还集成了短路保护，在下面电压锁定（UVLO），“软”IGBT转向，并将隔离故障反馈到提供最大限度的设计限制性和电路保护。

图1：ACPL-339J栅驱动光耦器功能图

驱动IGBT

栅极驱动光耦合器的关键特点之一是它能够提供高的峰值输出电流充电或放电的IGBT迅速防止开关损失。栅极驱动光耦合器有输出电流范围从0.4A到5A，可以用来直接驱动小的IGBT。对于等级较高的IGBT，离散PNP/NPN双相分析级为通常使用。通过将bufer级更改为MOSFET，它可以使门最大化驱动器设计的可伸缩性和功率转换能力。

图2显示了不同的双极极管用于驱动不同类别的igbt从50A到600A。随着IGBT的尺寸的增大，峰值电流越大。

图2：具有不同输出电流的栅极驱动器以匹配双极极管

双极电源的输出电流是其基底电流的一个因素，ib和晶体管电流增益，β。换句话说，需要具有不同峰值输出电流和匹配双极管的栅极驱动器来实现不同类别igbt所需的峰值栅极电流。

另一方面，MOSFET管套是电压控制器件，它们的电流放大独立于之前的栅极驱动级。图3显示了具有不同内部开启电阻的MOSFET管套，雷德森以提供不同类别的igbt所需的峰值栅极电流。虽然ACPL- 339J输出被指定为1A，但只要ACPL-339J输出电压超过MOSFET启动器的输入阈值，MOSFET启动器就会发生切换。

图3： ACPL-339J驱动具有不同输出电流能力的MOSFET器

ACPL-339J通过交换MOSFET套管口和电源IGBT/MOSFET开关，使使用一个门驱动平台更容易支持不同的系统功率额定值。所有这些改变都可以在不重新设计关键电路隔离和短路保护的情况下进行。

图4： MOSFET bufer消耗了更少的功率，提高了整体效率

双极管使用由2个或更多晶体管级级联组成的复合结构，以实现高电流增益。缺点是饱和电压的增加，VCESAT而输出端不能被拉到轨道上。当双极器向IGBT栅极提供峰值输出电流时，这会导致高功率损失。由于IGBT的栅极需要更高的峰值电流，双极极管的功率损失大大增加。

MOSFET bufer有“轨到轨”输出和较低的内部开启抵抗雷德森同时提供更高的峰值电流比双极电极bufer.图像4中的MOSFET器显示出明显的功率降低与提供相同峰值电流的双极器相比。

保护IGBT

IGBT的集电极-发射极电压（VCE）可以通过ACPL-进行监测IGBT正常运行时，339J DESAT引脚。短路时发生时，高电流低通过IGBT，它出来饱和到DESAT模式。这导致了IGBTVCE增加快速地从2v的饱和电压开始。一旦它穿过ACPL-339J的s阈值为8V，记录为短路故障，并出现软关机被触发。

ACPL-339J的VGMOS引脚将打开一个外部的开关晶体管缓慢放电IGBT的栅极，以实现软关闭问题。软关闭的速率可以通过调整外部晶体管和电阻器的大小，以最小化超调在IGBT。最后，整个DESAT操作是由通过一个内置的绝缘反馈路径报告故障到控制器。

图5：短路保护、“软”IGBT转向，和隔离故障反馈

总结

ACPL-339J驱动MOSFET bufer的概念有助于最大化门驱动设计可从低功率系统到高功率系统。这有助于减少设计周期时间，并与集成一起短电路保护和反馈，简化了门驱动的设计减少了PCB的空间和成本。