Смарт Гате Дриве Цоуплер: Свеобухватна заштита за ИГБТ-ове у инвертерским апликацијама

Спојници за паметне капије (СГД)су кључне компоненте за заштиту енергетских уређаја, посебно биполарних транзистора са изолованим капима (ИГБТ), од прекомерних струјних оштећења. Овај чланак ће изложити информације о оперативном дизајну СГД-ова, посебно за Тосхибине моделе ТЛП5214А/ТЛП5214/ТЛП5212/ТЛП5222, који су познати по својој функцији детекције ВЦЕ(сат), функцији Миллер стезаљке и излазној функцији ФАУЛТ.

1. Поређење производа СГД спојница

Различити модели СГД спојница разликују се по параметрима перформанси, а ове разлике су кључне за одабир правог производа. На пример, вршна излазна струја модела ТЛП5214А/ТЛП5214 је ±4.0А, док модела ТЛП5212/ТЛП5222 износи ±2,5 А. Струја напајања и напон напајања су такође важни, а максималне вредности ових параметара су 3,8мА, 3,5мА и 5мА, односно 15В до 30В. Праг улазне струје и праг ДЕСАТ такође су кључни за разликовање различитих модела, са максималном вредношћу од 6мА и типичном вредношћу од 6,5В до 6,6В. Поред тога, кашњење пропагације, односно максимално време кашњења сигнала од улаза до излаза, креће се од 150нс до 250нс. Као што је приказано на слици 1.1

2. Карактеристике заштите

Заштитне карактеристике СГД спојнице су његове основне функције, укључујући УВЛО (поднапонску блокаду), ВЦЕ(сат) детекцију, активно Миллер стезање и излазни систем грешке. УВЛО функција осигурава да нема случајног излаза када је напон напајања нижи од прага, док ВЦЕ(сат) детекција прати напон колектор-емитер ИГБТ-а и искључује рад како би заштитио уређај када се детектује прекомерна струја . Активна Милерова стезаљка смањује повећање потенцијала између капије и колектора ИГБТ-а, док излазни систем грешке шаље сигнал грешке главној контролној страни када се открије грешка. Преоптерећење је приказано на слици 1.2

3. Дизајн апликације

У дизајну апликације, потребно је узети у обзир више параметара, укључујући отпор капије, време затамњења, надзор кратког споја и отпорник за повлачење сигнала квара на главној страни. Подешавање и подешавање времена затамњења може се извршити помоћу екстерног кондензатора или кола за затамњење за подешавање времена секвенце детекције напона. Екстерно коло за затамњење (РБ) користи екстерни отпорник да повећа струју пуњења кондензатора за затамњење како би се осигурало да је заштитна функција ефикасна током кратког споја. Праг напона детекције кратког споја ИГБТ може се подесити додавањем диоде или Зенер диоде. Анализа капацитивности капије, отпора капије и кашњења ширења показује утицај ових параметара на кашњење ширења. На време меког искључивања утичу капацитивност гејта и излазни напон снаге, док се правилним третманом заобилазних кондензатора и терминала у стању приправности може избећи квар. Заштита ДЕСАТ терминала од скока напона када се ИГБТ укључи може се постићи додавањем Зенер диоде или Шотки диоде између ДЕСАТ и ВЕ терминала. У случају недовољне струје покретања капије, може се додати бафер транзистор. Обликовање таласног облика ЛЕД сигнала је посебно важно када је растојање између СГД спојнице и ЦПУ-а велико, а таласни облик улазног сигнала се може обликовати коришћењем бафера хистерезе. Коначно, пулл-уп отпорник РФ сигнала грешке на главној страни је неопходан за излаз сигнала грешке.

4. Кључна разматрања дизајна

Приликом пројектовања СГД спојнице, кључни фактори које треба узети у обзир укључују отпор капије, одвајање погонског кола од уређаја за напајање, диоду кола за покретање и отпор гејт-емитера. Ови фактори заједно утичу на кашњење пропагације, које има максималну вредност између 150нс и 250нс.