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Segurança elétrica de isoladores ópticos em condições de possíveis falhas

Os drivers de porta de isolamento óptico da Broadcom são amplamente usados ​​para conduzir IGBTs em aplicações como inversores solares, sistemas de controle de motores e muito mais. O isolamento óptico é uma tecnologia comprovada e confiável para fornecer isolamento entre o IGBT de energia e os circuitos de controle. Além disso, o isolamento óptico reduz o efeito do ruído de modo comum (CMR) no sinal de controle e evita a abertura / fechamento errôneo do IGBT.

Para garantir a operabilidade e manter a integridade da barreira de isolamento, uma tensão que exceda o valor nominal deve ser evitada no isolamento óptico. No entanto, é muito difícil arranjar quando ocorre uma falha devido a um curto-circuito do IGBT. Este artigo descreve o impacto de possíveis falhas de IGBT desprotegidas na barreira de isolamento dos drivers de porta opticamente isolados da Broadcom.

Isolamento óptico e estrutura do isolador

O isolamento óptico nos componentes Broadcom fornece um alto nível de isolamento com uma barreira de isolamento de três camadas com uma espessura geral que excede a de outras tecnologias. As três camadas da barreira isolante são uma estrutura de filme de silício-poliimida-silício (Figura 1).  

, , . , , : . , Broadcom, 300 / –200 °C + 400 °C.

, , ACPL-337J. (distance through solid insulation, DTI) 0,5 1414 (VIORM = 1414 VPEAK) IEC / EN / DIN EN 60747-5-5. 

IEC / EN / DIN EN60747-5-5

, . , , , , .

, 72 . , , .  

, . , IGBT, - , (IGBT DESAT) (Active Miller Clamp), , , ACPL-337J.

, , IGBT Broadcom.

IGBT

IGBT, :

1) ( ) IGBT

2) - (VCE)

3) - IGBT. 1.

Tabela 1. Modos de falha de IGBT e métodos de teste
1. IGBT

1, ACPL-337J IGBT: (DESAT), (Soft shutdown) (Active Miller Clamp). IGBT , . 3 :

  • IGBT DESAT

  • DESAT

  • IGBT

IGBT

IGBT 1200 /150 ACPL-337J. ACPL-337J 15- .

IGBT 5600 , 600 . DESAT ACPL-337J IGBT . ACPL-337J IGBT 2, .

2. IGBT
2. IGBT

, (IE) 7 , (VCE) - (VGE) ( 3), . - ACPL-337J.

3. IGBT
3. IGBT

, ACPL-337J , IGBT ( 4), ( 5).

4. IGBT
4. IGBT

5. ACPL-337J
5. ACPL-337J

, ACPL-337J (1.88 (RMS)/) (6.2 (RMS)/) . ( 6).

6. ACPL-337J
6. ACPL-337J

, , .

IGBT DESAT

ACPL-337J IGBT , , , DESAT , ( ) ( 7).

ACPL-337J IGBT 1 . 10 20 2 , - (VCE) IGBT. , ACPL-337J (1.88 (RMS)/) (6.2 (RMS)/).

7. IGBT
7. IGBT

- , , , ( 8).

8. ACPL-337J
8. ACPL-337J

IGBT

ACPL-337J IGBT. 15 , , IGBT 5600 600 ( 9).

9. IGBT
9. IGBT

IGBT 15 , 700 ( 10). , , .

10.
10.

, ACPL-337J (1.88 (RMS)/) (6.2 (RMS)/). , , ( 11).

Figura 11. Filme de Poliimida ACPL-337J Após Teste de Corrente DC Alta
11. ACPL-337J

Broadcom , IGBT ( DESAT, ).

, , , , . 2.  

2. IGBT

Tabela 2. Resultados do teste para o efeito da falha de IGBT no isolamento óptico do driver do gate conectado
2. IGBT

Componentes que usam tecnologias de isolamento alternativas (isolamento indutivo e capacitivo) têm uma barreira de isolamento muito mais baixa (menos de 17 mícrons) e não serão capazes de fornecer um nível adequado de segurança no caso de um dos modos de falha de IGBT descritos neste artigo.

Referências ACPL-337J 4.0 Amp Gate Drive optoacoplador com detecção de dessaturação integrada (VCE), fixação ativa Miller, feedback de status de falha e UVLO, Broadcom, AV02-4390EN.





 



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