„Smart Gate“ tvarkyklės jungtys: visapusiška IGBT apsauga inverterių programose

Smart Gate Driver (SGD) jungtysyra svarbūs komponentai, skirti apsaugoti maitinimo įrenginius, ypač izoliuotus dvipolius tranzistorius (IGBT), nuo per didelės srovės pažeidimų. Šiame straipsnyje aprašomi SGD veikimo projektavimo principai, ypatingą dėmesį skiriant „Toshiba“ TLP5214A, TLP5214, TLP5212 ir TLP5222 modeliams. Šie gaminiai yra žinomi dėl savo VCE(sat) aptikimo, Miller spaustuko ir FAULT išvesties galimybių.

Mūsų gaminių asortimentą sudaro didelio našumo{0}}elektroninių komponentų gamyba, skaitmeniniai talpiniai skyrikliai, kietojo kūno{1}}relės, sąsajos skyrikliai ir tvarkyklių skyrikliai. Šie skyrikliai palaiko įvairius veikimo tipus, pvz., tranzistorius, MOSFET, TRIAC, loginį-tiesinį, CMOS ir LVDS, todėl jie tinka įvairioms programoms, įskaitant signalų perjungimą, didelės spartos signalo perdavimą, pavaros izoliaciją, stiprinimo aptikimą, signalo gavimo grįžtamąjį ryšį, sąsajos izoliaciją ir aukštos įtampos saugos{5}.

1. SGD movos gaminių palyginimas
Skirtingi SGD jungčių modeliai skiriasi savo veikimo parametrais, o tai labai svarbu renkantis tinkamą gaminį. Pavyzdžiui, modelių TLP5214A ir TLP5214 didžiausia išėjimo srovė yra ± 4,0 A, o modeliai TLP5212 ir TLP5222 siūlo ± 2,5 A. Maitinimo srovė ir maitinimo įtampa taip pat yra svarbūs aspektai: maksimali maitinimo srovė yra 3,8 mA, 3,5 mA ir 5 mA, o maitinimo įtampos diapazonas yra nuo 15 V iki 30 V. Slenkstinė įvesties srovė ir DESAT slenkstinė įtampa yra pagrindiniai skirtumai, kurių didžiausia įvesties srovė yra 6 mA, o tipinės DESAT slenkstinės vertės svyruoja nuo 6,5 V iki 6,6 V. Be to, sklidimo delsa, apibrėžiama kaip didžiausia signalo delsa nuo įvesties iki išvesties, svyruoja nuo 150 n iki 250 n, kaip parodyta 1.1 paveiksle.

2. Apsaugos ypatybės
Pagrindinės SGD jungčių apsaugos funkcijos apima UVLO ({0}}įtampos blokavimas), VCE(sat) aptikimą, aktyvųjį Millerio fiksavimą ir gedimų išvesties sistemą. UVLO funkcija apsaugo nuo netyčinio išėjimo, kai maitinimo įtampa nukrenta žemiau iš anksto nustatytos ribos. VCE(sat) aptikimas stebi IGBT kolektoriaus-emiterio įtampą ir inicijuoja išjungimą, kai aptinkama viršsrovė, kad apsaugotų įrenginį. Aktyvus Miller gnybtas sumažina įtampos padidėjimą tarp IGBT vartų ir kolektoriaus, o gedimo išvesties sistema signalizuoja pirminei valdymo pusei, kai nustatoma klaida. Perkrovos sąlygos pavaizduotos 1.2 pav.

3. Aplikacijų dizainas
Programos dizainas apima kelis pagrindinius parametrus, įskaitant vartų varžą, užgesinimo laiką, trumpojo{0}}jungimo stebėjimą ir pirminio-šoninio gedimo signalo ištraukimo{2}}priešą. Mūsų fotojungikliai ir skaitmeniniai izoliatoriai, žinomi dėl didelio-greičio perdavimo ir patikimos izoliacijos, teikia optimizuotus dizaino sprendimus ir saugos garantijas fotovoltinių sistemų, automobilių valdymo, medicinos įrangos ir PLC valdymo įtaisų srityse.

Išjungimo laiko konfigūraciją ir reguliavimą galima pasiekti naudojant išorinius išjungimo kondensatorius arba grandines, kad būtų galima tiksliai{0}}sureguliuoti įtampos aptikimo sekos laiką. Išorinėje uždarymo grandinėje (RB) naudojamas rezistorius, kad padidintų išjungiamojo kondensatoriaus įkrovimo srovę, užtikrinant veiksmingą apsaugą trumpojo jungimo atveju. IGBT trumpojo jungimo{4}}aptikimo slenkstinę įtampą galima reguliuoti naudojant diodus arba Zenerio diodus.

Vartų talpos, vartų varžos ir sklidimo delsos analizė parodo šių parametrų įtaką bendram vėlavimui. Minkštam išjungimo laikui įtakos turi vartų talpa ir išėjimo maitinimo įtampa, o tinkamas apėjimo kondensatorių ir budėjimo gnybtų valdymas padeda išvengti gedimų. Apsaugoti DESAT gnybtą nuo įtampos šuolių IGBT perjungimo metu galima pridedant Zener diodus arba Schottky barjerinius diodus tarp DESAT ir VE gnybtų. Norint papildyti nepakankamą vartų pavaros srovę, gali būti įtrauktas buferinis tranzistorius.

LED signalo bangos formos formavimas yra ypač svarbus, kai SGD jungtis yra toli nuo procesoriaus; histerezės buferis gali būti naudojamas įvesties signalo bangos formai patikslinti. Galiausiai, pirminis-šoninis traukimo-rezistorius (RF) yra būtinas gedimo signalo išėjimui.

4. Pagrindiniai dizaino aspektai
Projektuojant su SGD jungtimis, reikia atsižvelgti į tokius svarbius veiksnius kaip vartų varža, pavaros grandinės izoliacija nuo maitinimo įrenginių, įkrovos grandinės diodai ir užtvaro -emiterio varža. Šie elementai bendrai veikia sklidimo delsą, kurios didžiausias diapazonas yra nuo 150 n iki 250 n.