通用栅极驱动光电耦合器的更换方法分析

相信每个人都或多或少地接触过电子产品,因此每个人都不会在意这些电子产品的某些组件,例如栅极驱动光电耦合器,因此您知道如何更换老化的栅极驱​​动光电耦合器吗? ? ?电机用于电梯,食品加工设备,工厂自动化,机器人,起重机等。

有许多示例。

交流感应电动机在此应用中很常见,并且始终由功率级中使用的绝缘栅双极晶体管(IGBT)驱动。

典型的总线电压为200 VDC至1,000 VDC。

IGBT使用电子换向来实现交流感应电动机所需的正弦电流。

MOSFET是一种压控设备,可用作电源电路,电机驱动器和其他系统中的开关元件。

栅极是每个设备的电隔离控制端子。

设计电动机驱动器时,首要考虑的是保护操作重型机械的人员免受电击,其次是效率,尺寸和成本因素。

尽管IGBT可以处理驱动电动机所需的高电压和高电流,但它们不能提供安全的隔离以防触电。

在系统中提供安全隔离的重要任务是通过驱动IGBT的栅极驱动器完成的。

MOSFET的另外两端是源极和漏极,对于IGBT,它们称为集电极和发射极。

为了操作MOSFET / IGBT,通常必须向栅极(相对于器件的源极/发射极)施加电压。

使用专用驱动器向电源设备的栅极施加电压并提供驱动电流。

光电隔离的栅极驱动器已成功用于驱动IGBT并提供电流安全隔离。

光隔离栅极驱动器的输入级包含单个砷化铝镓(AlGaAs)LED。

输出级包括一个光电检测器和放大器,然后是驱动输出的上拉和下拉晶体管。

在最终包装中,厚的透明有机硅层将输入和输出级分开,并提供安全隔离。

电流驱动器输入级的简单性,良好的抗扰性和安全隔离性是电机驱动器制造商在几乎所有设计中都采用光电隔离栅极驱动器的主要原因。

IGBT /功率MOSFET的结构使栅极形成非线性电容。

对栅极电容充电将打开功率器件,并允许电流在其漏极和源极引脚之间流动,而放电将关闭器件。

漏极和源极引脚会阻塞大电压。

但是,现代系统不断增长的需求已经突破了光电隔离技术的局限性。

例如,共模瞬态抗扰性(CMTI)在总线电压和电流较大的大功率系统中至关重要。

IGBT需要更快地开关,以减少开关损耗并降低功耗。

在这些应用中,碳化硅(SiC)场效应晶体管(FET)变得越来越流行,因为它们的开关速度比IGBT快。

无论您使用IGBT还是SiC FET作为功率FET,更快的开关速度都意味着更高的瞬态电压(dv / dt)和更大的共模瞬态,这些瞬态电压可以耦合回栅极驱动器输入并破坏功率FET的栅极驱动信号。

栅极电容充电且设备可以刚接通的最小电压是阈值电压(VTH)。

为了将IGBT /功率MOSFET用作开关,应在栅极和源极/发射极引脚之间施加足够大于VTH的电压。

光电隔离栅极驱动器的CMTI额定值仅为35 V / ns至50 V / ns,这限制了功率FET的开关速度。

这导致功率FET的功耗更高,效率更低,尺寸更大,系统成本更高。

光电隔离的栅极驱动器(使用带带宽引脚的6引脚小外形封装)的额定工作电压为1,414 VPK。

但是,光电制造商未提供使用寿命方面的任何指导。

此外,最高工作温度仅为105°C(Tj = 125°C),LED的老化效应进一步限制了可使用光隔离栅极驱动器的应用,导致驱动器制造商寻求替代解决方案。

提供适当的栅极电压的问题由执行电平转换任务的栅极驱动器解决。

但是,栅极电容不能瞬时改变其电压。

因此,功率FET或IGBT具有非零的有限开关间隔时间。

UCC23513是3A,5kVRMS光学兼容的单通道隔离式栅极驱动器。

它使用电容隔离技术,并带有6引脚封装。

德州仪器(TI)专有的电子二极管技术构成了电流驱动的输入阶段。

与LED不同,它不会老化。

通过使用具有高纯度硅的电容器可以实现高压安全隔离

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