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替换老化的栅极驱动光电耦合器

电机用于电梯、食品加工设备、工厂自动化、机器人、起重机……这样的例子不胜枚举。交流感应电机在这种应用中很常见,且总是通过用于电源级的绝缘栅双极晶体管(IGBT)来实现驱动。典型的总线电压为200 VD

电机用于电梯、食物加工设备、工厂自动化、机器人、起重机……这样的比如不乏其人。沟通感应电机在这种运用中很常见,且总是经过用于电源级的绝缘栅双极晶体管(IGBT)来完结驱动。典型的总线电压为200 VDC至1,000 VDC。IGBT选用电子换向,以完结沟通感应电机所需的正弦电流。

在规划电机驱动器时,维护操作重型机械的人员免受电击是首要考虑要素,其次应考虑功率、尺度和本钱要素。尽管IGBT可处理驱动电机所需的高电压和电流,但它们不供给避免电击的安全阻隔。在体系中供给安全阻隔的重要任务由驱动IGBT的栅极驱动器完结。

光电阻隔栅极驱动器已成功用于驱动IGBT,并供给电流安全阻隔。光电阻隔栅极驱动器的输入级包含单个铝镓砷(AlGaAs)LED。输出级包含一个光电探测器和放大器,然后是驱动输出的上拉和下拉晶体管。终究封装中厚层通明硅树脂将输入和输出级分隔,并供给了安全阻隔。电流驱动输入级的简易性、杰出的抗噪性和安全阻隔是电机驱动器制作商几乎在一切规划中都选用光电阻隔栅极驱动器的主要原因。

可是,现代体系不断增加的需求已打破光电阻隔技能的约束。例如,共模瞬变抗扰度(CMTI)在总线电压和电流都很大的高功率体系中的作 用至关重要。IGBT需求更快地切换,以下降开关损耗并下降功耗。碳化硅(SiC)场效应晶体管(FET)在这些运用中越来越受欢迎,因为它们的切换速度快于IGBT。不管您运用IGBT抑或SiC FET作为功率FET,更快的切换速度意味着更高的瞬态电压(dv/dt)和更大的共模瞬变,它们可耦合回栅极驱动器输入,损坏功率FET的栅极驱动信号。

光电阻隔栅极驱动器的CMTI额外值仅为35 V/ns至50 V/ns,这约束了功率FET的切换速度。这导致功率FET的功耗更高、功率更低、尺度更大、体系本钱更高。光电阻隔栅极驱动器(选用6管脚小外形封装,带宽管脚)额外作业电压为1,414 VPK。可是光电学制作商没有供给任何有关运用寿命的攻略。此外,最高作业温度仅为105°C(Tj = 125°C),且LED老化效应进一步约束了可运用光电阻隔栅极驱动器的运用,从而使驱动器制作商寻求代替解决方案。

UCC23513是一款3-A、5-kVRMS光兼容单通道阻隔式栅极驱动器。其选用电容阻隔技能,带6引脚封装。德州仪器专有的仿真二极管(e-diode)技能构成了电流驱动的输入级。与LED不同,它不会老化。运用构成半导体工艺一部分的具有高纯度二氧化硅(SiO2)电介质的电容器可完结高压安全阻隔。其工艺与制作金属氧化物半导体FET的工艺相同。

因为半导体工艺具有极端严厉的公役,因而可极好地操控SiO2电介质的纯度和厚度。在作业电压为1060VRMS(1500 VPK)时,器材的运用寿命可确保高于50年,并完结极低的器材间差异,而光电阻隔无法做到。

凭仗>150 V/ns的CMTI额外值,UCC23513可接受极高的dv/dt,极端合适需极快切换IGBT的运用,以下降功率损耗并完结高体系功率。UCC23513的最高作业温度为125°C(Tj = 150°C),可用于环境温度较高的体系。其他优势包含更低的传达推迟、更低的脉冲宽度失真和更低的器材到器材偏移,使驱动器制作商可以进步脉冲宽度调制频率,下降失真,一起进步体系功率。

UCC23513具有更长的运用寿命、更高的CMTI和更大的温度规模,是对传统光电阻隔栅极驱动器的一次完全晋级。

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