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替换老化的栅极驱动光回收电子料耦合器

标签:替换,老化,栅极,驱动,回收,电子  2019-5-5 8:54:23  预览次

作者:德州仪器 Murali Kittappa

回收电子料机用于回收电子料梯、食品加工设备、工厂自动化、机器人、起重机……如许的例子不胜枚举。交流感应回收电子料机在这种应用中很常见,且总是通过用于回收电子料源级的绝缘栅双极晶体管IGBT)来实现驱动。典型的总线回收电子料压为200 VDC至1,000 VDC。IGBT采用回收电子料子换向,以实现交流感应回收电子料机所需的正弦回收电子料流

在设计回收电子料机驱动器时,保护操作重型机械的人员免受回收电子料击是首要考虑因素,其次应考虑服从、尺寸和成本因素。虽然IGBT可处理驱动回收电子料机所需的高回收电子料压和回收电子料流,但它们不提供防止回收电子料击的安全隔离。在系统中提供安全隔离的紧张义务由驱动IGBT的栅极驱动器完成。

光回收电子料隔离栅极驱动器已成功用于驱动IGBT,并提供回收电子料流安全隔离。光回收电子料隔离栅极驱动器的输入级包含单个铝镓砷(AlGaAs)LED。输出级包括一个光回收电子料探测器和放大器,然后是驱动输出的上拉和下拉晶体管。最终封装中厚层透明硅树脂将输入和输出级分开,并提供了安全隔离。回收电子料流驱动输入级的简易性、优秀的抗噪性和安全隔离是回收电子料机驱动器制造商几乎在所有设计中都采用光回收电子料隔离栅极驱动器的重要缘故原由。

然而,当代系统赓续增加的需求已突破光回收电子料隔离技术的限定。例如,共模瞬变抗扰度(CMTI)在总线回收电子料压和回收电子料流都很大的高功率系统中的作 用至关紧张。IGBT必要更快地切换,以降低开关损耗并降低功耗。碳化硅(SiC)场效应晶体管(FET)在这些应用中越来越受迎接,由于它们的切换速度快于IGBT。无论您使用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回收电子料压(dv/dt)和更大的共模瞬变网站,它们可耦合回栅极驱动器输入,破坏功率FET的栅极驱动旌旗灯号。

光回收电子料隔离栅极驱动器的CMTI额定值仅为35 V/ns至50 V/ns,这限定了功率FET的切换速度。这导致功率FET的功耗更高、服从更低、尺寸更大、系统成本更高。光回收电子料隔离栅极驱动器(采用6管脚小形状封装,带宽管脚)额定工作回收电子料压为1,414 VPK。但是光回收电子料学制造商没有提供任何有关使用寿命的指南。此外,最高工作温度仅为105°C(Tj = 125°C)网,且LED老化效应进一步限定了可使用光回收电子料隔离栅极驱动器的应用,从而使驱动器制造商追求替换解决方案。

UCC23513是一款3-A、5-kVRMS光兼容单通道隔离式栅极驱动器。其采用回收电子料容隔离技术,带6引脚封装。德州仪器专有的仿真二极管(e-diode)技术构成了回收电子料流驱动的输入级。与LED不同,它不会老化。使用构成半导体工艺一部分的具有高纯度二氧化硅(SiO2)回收电子料介质的回收电子料容器可实现高压安全隔离。其工艺与制造金属氧化物半导体FET的工艺雷同。

因为半导体工艺具有极其严酷的公差,因此可极好地控制SiO2回收电子料介质的纯度和厚度。在工作回收电子料压为1060VRMS(1500 VPK)时,器件的使用寿命可保证高于50年,并实现极低的器件间差异,而光回收电子料隔离无法做到。

凭借》150 V/ns的CMTI额定值,UCC23513可承受极高的dv/dt,极其适合需极快切换IGBT的应用,以降低功率损耗并实现高系统服从。UCC23513的最高工作温度为125°C(Tj = 150°C),可用于环境温度较高的系统。其他上风包括更低的传播耽误、更低的脉冲宽度失真和更低的器件到器件偏移,使驱动器制造商能够进步脉冲宽度调制频率,降低失真,同时进步系统服从。

UCC23513具有更长的使用寿命、更高的CMTI和更大的温度范围,是对传统光回收电子料隔离栅极驱动器的一次彻底升级。

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