【導讀】IGBT，Power MOSFET和Bipolar Power Transistor等功率器件，都需要有充分的保護以避免欠壓、米勒效應、缺失飽和、過載、短路造成的損害。本文通過Avago參與的八大問答討論隔離驅(qū)動IGBT等功率器件的技巧。
今年8月30日，西京電氣總公司一位神秘專家將現(xiàn)身西安·2013電力電子與電源管理技術(shù)研討會，介紹發(fā)電設(shè)備和控制系統(tǒng)以及技術(shù)規(guī)范。還有TI專家高能效設(shè)計的電源管理方案和中國電源學會專家非隔離DC-DC開關(guān)電源技術(shù)和產(chǎn)品的快速發(fā)展介紹奉送，趕快點擊報名搶占有限席位！http://www.yonglehk.com/seminar/87/agenda
1、如何避免米勒效應?
IGBT操作時所面臨的問題之一是米勒效應的寄生電容。這種效果是明顯的在0到 15 V類型的門極驅(qū)動器(單電源驅(qū)動器)。門集-電極之間的耦合，在于IGBT關(guān)斷 期間 , 高dV / dt瞬態(tài)可誘導寄生IGBT道通(門集電壓尖峰)，這是潛在的危險。
當上半橋的IGBT打開操作，dVCE/ dt電壓變化發(fā)生跨越下半橋的IGBT。電流會流過米勒的寄生電容，門極電阻和內(nèi)部門極驅(qū)動電阻。這將倒至門極電阻電壓的產(chǎn)生。如果這個電壓超過IGBT門極閾值的電壓，可能會導致寄生IGBT道通。
有兩種傳統(tǒng)解決方案。首先是添加門極和發(fā)射極之間的電容。第二個解決方法是使用負門極驅(qū)動。第一個解決方案會造成效率損失。第二個解決方案所需的額外費用為負電源電壓。
解決方案是通過縮短門極 - 發(fā)射極的路徑, 通過使用一個額外的晶體管在于門極 - 發(fā)射極之間。達到一定的閾值后，晶體管將短路門極 - 發(fā)射極地區(qū)。這種技術(shù)被稱為有源米勒鉗位, 提供在我們的ACPL-3xxJ產(chǎn)品。你可以參考Avago應用筆記 AN5314
2、故障保護功能有哪些?都是集成在隔離驅(qū)動器里嗎?
3種故障保護功能都集成到Avago的高集成柵極驅(qū)動器ACPL-33xJ里 - UVLO(以避免VCC2電平不足夠時開啟IGBT)，DESAT(以保護IGBT過電流或短路)，和米勒鉗位(以防止寄生米勒電容造成的IGBT誤觸發(fā))
3、在哪些應用場合需要考慮米勒效應的影響?
IGBT操作時所面臨的問題之一是米勒效應的寄生電容。這種效果是明顯的在0到 15 V類型的門極驅(qū)動器(單電源驅(qū)動器)。門集-電極之間的耦合，在于IGBT關(guān)斷 期間 , 高dV / dt瞬態(tài)可誘導寄生IGBT道通(門集電壓尖峰)，這是潛在的危險。
當上半橋的IGBT打開操作，dVCE/ dt電壓變化發(fā)生跨越下半橋的IGBT。電流會流過米勒的寄生電容，門極電阻和內(nèi)部門極驅(qū)動電阻。這將倒至門極電阻電壓的產(chǎn)生。如果這個電壓超過IGBT門極閾值的電壓，可能會導致寄生IGBT道通。
有兩種傳統(tǒng)解決方案。首先是添加門極和發(fā)射極之間的電容。第二個解決方法是使用負門極驅(qū)動。第一個解決方案會造成效率損失。第二個解決方案所需的額外費用為負電源電壓。
解決方案是通過縮短門極 - 發(fā)射極的路徑, 通過使用一個額外的晶體管在于門極 - 發(fā)射極之間。達到一定的閾值后，晶體管將短路門極 - 發(fā)射極地區(qū)。這種技術(shù)被稱為有源米勒鉗位, 提供在我門的ACPL-3xxJ產(chǎn)品。
4、對于工作于600V直流母線的30～75A、1200V IGBT而言，ACPL-33x、ACPL-H342 這5顆帶miller鉗位保護的柵極驅(qū)動光耦能否僅以單電源供電就能實現(xiàn)高可靠性驅(qū)動，相比于傳統(tǒng)的正負供電，可靠性是更高，還是有所不足?
Avago ACPL-332J, ACPL-333J 以及 ACPL-H342 的門極驅(qū)動光耦可以輸出電流 2.5A。這些產(chǎn)品適合驅(qū)動1200V，100A類型的IGBT。
1)當使用負電源，就不需要使用米勒箝位，但需花額外費用在負電源上。
2)如果只有單電源可使用，那么設(shè)計者可以使用內(nèi)部內(nèi)置的有源米勒箝位。
這兩種解決方法一樣可靠。米勒箝引腳在不使用時，需要連接到VEE。
下頁內(nèi)容：欠壓、缺失飽和處理等問題
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5、欠壓，缺失飽和如何更好的被避免?
AVAGO門極驅(qū)動光耦帶有欠壓閉鎖 (UVLO)保護功能。當IGBT故障時，門極驅(qū)動光耦供電的電壓可能會低于閾值。有了這個閉鎖保護功能可以確保IGBT繼續(xù)在低電阻狀態(tài)。
智能門極驅(qū)動光耦, HCPL-316J和ACPL-33xJ，附帶DESAT檢測功能。當DESAT引腳上的電壓超過約7V的內(nèi)部參考電壓，而IGBT仍然在運行中，后約5μs， Fault 引腳改成邏輯低狀態(tài)， 以通知MCU / DSP。
在同一時間，那1X小粒晶體管會導通，把IGBT的柵極電平通過RG電阻來放電。由于這種晶體管比實際關(guān)斷晶體管更小約50倍， IGBT柵極電壓將被逐步放電導致所謂的軟關(guān)機。
6、光伏逆變器是安裝在電廠，環(huán)境溫度相當惡劣，光耦的工作環(huán)境溫度范圍?
工作環(huán)境溫度范圍可達-40°C至105°C。在工業(yè)應用情況下是足夠的。如果客戶需要更高的工作溫度，R2Coupler光耦可以運作在擴展溫度達到125°C。
7、光耦絕緣耐壓多高?
門極驅(qū)動光耦有不同的封裝。每個封裝都有其自身的特點 - 如不同的爬電距離和間隙，以配合不同的應用。不同的爬電距離和間隙對應于不同的工作絕緣電壓,Viorm。最大Viorm從566V至2262V之間。
8、光耦柵極驅(qū)動器最高的輸出電流是多少?
根據(jù)選擇的器件型號，Avago的光耦門極驅(qū)動器最大輸出電流可以達到0.4A，0.6A，1.0A，1.5A，2.5A，3.0A，4.0A 以及 5.0A。
