简介
ACPL-339J是一种先进的智能IGBT门驱动耦合器接口，支撑1.0A双输出，易于运用。ACPL-339J 经共同规划支撑具有灵敏电流额定值的MOSFET的电流缓冲器，使得体系规划师能够愈加轻松地经过交换MOSFET缓冲器和功率IGBT/MOSFET开关运用一个硬件渠道支撑不同的体系功率额定值。此概念能够在最大程度上扩展用于电机操控和能量转化运用场合的门驱动规划，功率额定值从高到低均适用。ACPL-339J相同集成了短路维护，欠压锁存(UVLO)、IGBT“软”关断以及阻隔毛病反响功用，以最大极限地供给规划灵敏性和电路维护。
本运用阐明描绘了Avago SPICE微观模型的才能，以精确猜测和模仿ACPL-339J智能门驱动器的 UVLO和去饱满(DESAT)监测功用。当ACPL-339J电源输出量缺乏时，UVLO功用够阻挠比如IGBT之类的贵重功率半导体器材敞开，而去饱满(DESAT)电路能够监测呈现的任何短路现象并继续进行依据IGBT监测的“软”关断。这两种功用轮番运转、同步作业，以避免贵重的IGBT因高度散热而受损。
欠压确定(UVLO)
IGBT门电压缺乏会提高IGBT的敞开电阻，导致因高度散热形成很多电能损失和IGBT受损。ACPL-339J继续监测输出电源。输出电源低于UVLO阈值时，门驱动器输出将会断开使IGBT免遭低压偏置的危害。ACPL-339J具有两个UVLO逻辑块，即UVLO_P和UVLO_N，别离操控VOUTP和VOUTN。UVLO操控逻辑优于输入IF和去饱满(DESAT)。换句话说，当VCC2和VEE供给缺乏导致 UVLO 钳位处于激活状况时，IF 和去饱满(DESAT) 可疏忽不计。VUVLOP+ 和VUVLON+在钳位能够被开释之前需穿插。之后，VOUTP和VOUTN将别离对IF和去饱满(DESAT)做出呼应。进程如图1 SPICE模仿图中所示。
图1. SPICE中模仿的UVLO、VOUT和毛病逻辑剖面图。
去饱满检测和“软”关断
IGBT的集射电压可在其正常运转的进程中由ACPL-339J去饱满(DESAT)引脚进行监测。当呈现短路，高电流流经IGBT并以饱满的办法流出进入去饱满(DESAT)形式。这导致IGBT的集射电压从 2V的饱满电压开端敏捷添加。一旦其逾越ACPL-339J的内部8V阈值，则认定为短路毛病并履行“软”关断。ACPL-339J的VGMOS引脚将敞开外部晶体管以缓慢开释IGBT的门极电荷，完结软关断。软关断的速率可依据外部晶体管和电阻的尺度进行调整，以最大极限下降对 IGBT 的过冲。最终，经过内置阻隔反响途径将毛病(FAULT)陈述至操控器完结去饱满(DESAT)操作。图2显现的是在产生短路的进程中去饱满 (DESAT) 监测的操作过程。
图2. 短路维护、IGBT“软”关断和阻隔毛病反响
去饱满(DESAT)引脚监测IGBT VCE电压。去饱满(DESAT)毛病监测电路必须在 IGBT
敞开后坚持禁用一小段时刻，以便集电极电压降至去饱满 (DESAT) 阈值以下。这个时刻段称为去饱满 (DESAT) 距离时刻，由内部去饱满 (DESAT) 充电电流 (ICHG)、去饱满
(DESAT) 电压 (VDESAT)和外部去饱满 (DESAT) 电容器 (CBLANK)操控。标称距离时刻可运用以下公式核算：
TBLANK= CBLANKx VDESAT/ ICHG
从数据表标准能够看出，VDESAT 的典型值是8V，ICHG的典型值是250μA。假如运用
100pF的电容器，那么距离时刻为100pF * 8V/250μA = 3.2μsec。尽管不主张运用数值低于100pF的电容器，可是可略微扩展电容值以调整距离时刻。标称距离时刻也表明ACPL-339J对去饱满(DESAT) 毛病状况做出反响所花费的最长时刻。为阐明去饱满(DESAT) 监测的操作，图3中对模仿电路进行了描绘。
图3. 显现短路检测的SPICE模仿电路。
去饱满(DESAT)二极管的功用是接通正向电流，当IGBT敞开时，能够检测IGBT的饱满集射电压 VCESAT，在IGBT封闭时，阻挠高电压。在IGBT断开和朝向去饱满(DESAT)二极管正向导电端部的进程中，产生短时刻的反向电流。这种反向康复效应导致二极管无法完结其阻挠才能，直至接合处的移动充电彻底耗尽。在此进程中，一般会有一个十分高的dVCE/dt电压斜坡率穿过 IGBT 的集电极与发射极。这导致ICHARGE–CD-DESAT x
dVCE/dt充电电流将为距离电容器充电CBLANK。为了最大极限下降充电电流并避免过错触发去饱满(DESAT)，主张运用具有快速康复速率功用的二极管。
与IGBT相连接的反驰二极管的续流可具有很多的正向瞬态电压，远远超出二极管的标称正向电压。这或许导致去饱满 (DESAT) 引脚上突增很多的负电压，假如不加以维护，会很多耗费驱动器中的电流。为将电流约束在不会对驱动器IC 形成危害的水平，在去饱满(DESAT) 二极管上以串联的办法刺进一个100Ω的电阻。添加的电阻不会改动去饱满(DESAT) 阈值或许去饱满距离时刻。图 4 显现出在 SPICE 模仿中精确猜测标称距离时刻，而表4显现出VGMOS和VOUTP延迟时刻被调整至典型数据表标准。
图4：LED、去饱满(DESAT)、VOUTP和VGMOS
表4：显现数据表典型标准与模仿成果的比较
一旦检测出去饱满(DESAT)毛病以及在TBLANK时刻之后，VOUTP和 VOUTN都将断开各自的外部MP1和MN1。在TMUTE时刻，输出端将会处于静音形式。在静音期间，一切的输入LED信号都将被疏忽，以便驱动器能够彻底软关断IGBT。毛病依据1ms(典型值)静音(TMUTE) 中止时刻或许LED输入从高到低的改动主动复位，今后产生的为准。经过这种办法，中止时刻被最小化，并且自在延伸中止时刻的灵敏性也被最小化了。参见图5a和5b，检查模仿图解。
图5a. 在TMUTE中止之前，带有 LED 的去饱满 (DESAT) 毛病状况守时图封闭。
图5b. 在TMUTE中止之后，带有LED的去饱满(DESAT)毛病状况守时图封闭。
最终，为阐明产生短路时的实践运用状况，创建了一个SPICE模仿电路，如图6所示。一起还包括外部MOS器材的SPICE模型，以使得模仿愈加精确。IGBT SPICE模型未在本模仿中运用并由 10nF的电容器代替，以模仿IGBT的门电容。当检测出去饱满(DESAT)状况，VGMOS从高到低切换，翻开一部外部MN2下拉器材。MN2以与RS的RC常量以及IGBT的输入%&&&&&%CIN相应的衰变率缓慢为IGBT门放电。依据330Ω的RS和10nF的CIN，整个软关断将以4.8 * 330Ω* 10nF = 15.8μs的速率衰变。软关断可避免对集电极电流进行快速充电。对集电极电流进行快速充电会形成因导线和电线电感引起具有破坏性的电压突增。可经过挑选不同数值的电阻器RS，改动IGBT软关断的衰变时刻。如图7所示。
图6. 包括引荐外部MOS组件的SPICE模型模仿运用电路
图7：可经过挑选不同数值的电阻器RS，改动IGBT门电压软关断的衰变时刻。
定论
在本运用阐明中，咱们已向您展现，ACPL-339J SPICE微观模型精确描绘了UVLO和去饱满(DESAT) 特征。UVLO和去饱满(DESAT)是内置在ACPL-339J中的两种机制，这两种机制轮番运转能够在电力供给缺乏和短路的进程中避免贵重的IGBT遭到危害。规划师能够在不同的状况下，经过模仿运用电路轻松了解杂乱的输入逻辑并猜测电路的整体功能。精确调整至典型标准的直流和沟通切换参数，能够协助规划师愈加精确地挑选外部组件。因而，规划师们能够放心肠运用ACPL-339J SP%&&&&&%E微观模型，满意他们杂乱的电路模仿和运用要求。
