ACPL-302J智能栅极驱动光耦合器技术分析

本技术说明讨论了ACPL-302J智能栅极驱动光耦合器。该器件可以改善隔离电源并简化门设计。它具有反激式控制器，可将较少的分立元件和较小的变压器和电容器放置在该设备旁边。此外，它减少了设计的总体尺寸，并最小化了IGBT通道之间的电磁干扰（EMI）和噪声耦合。由于减小了元件尺寸，因此可节省大量成本。

介绍

新型ACPL-302J是一款智能栅极驱动光电耦合器，可改善隔离式电源并简化栅极驱动设计。ACPL-302J具有用于DC-DC转换器的集成反激控制器以及全套故障安全IGBT诊断，保护和故障报告功能，从而提供了完整的具有成本效益的栅极驱动解决方案（图1）。该器件具有2.5A的轨到轨输出，是驱动工业功率逆变器和电机驱动器中的IGBT和功率MOSFET的理想选择。最终结果是一种易于使用，紧凑且价格合理的IGBT栅极驱动光耦合器解决方案。

ACPL-302J栅极驱动光电耦合器功能图

集中电源

栅极驱动光耦合器用于提供高压增强的电绝缘，并提供高输出电流，以切换电机驱动器或逆变器中的IGBT。诸如电压比较器和晶体管开关之类的分立元件用于在短路故障期间保护昂贵的IGBT，而数字光耦合器则用于提供隔离的反馈。Avago Technologies已将这些分立元件集成到了ACPL-302J等智能栅极驱动光电耦合器中。

需要一个隔离的高端电源来为栅极驱动器提供静态和开关电源，并为电流检测提供一些微型隔离放大器（图2）。通用设计使用由大型三相变压器和反馈控制器组成的集中式电源拓扑，以为隔离的高端电源实现稳定的三相直流电源。

基本的栅极驱动器光电耦合器，带有隔离的高端电源，用于驱动和保护电机驱动器和逆变器中的IGBT

在集中式电源系统中，隔离的高端电源使用单个大型变压器为六个栅极驱动器供电。该变压器包含四个次级绕组，其中三个用于顶部栅极驱动器的每一相的浮动电源，另一个用于底部栅极驱动器的公共电源（图3）。除了大型变压器之外，还需要用于滤波的大型电容器和用于初级绕组开关的大型晶体管。这些大型设备会影响房地产的大小和高度。由于到达所有六个栅极驱动器需要更长的走线，因此集中式电源还存在固有的问题，例如电磁干扰（EMI）和IGBT通道之间的噪声耦合。

集中式电源拓扑

通过集成反激控制器，ACPL-302J器件允许在器件旁边放置较少的分立组件，并可以放置较小的变压器和电容器，从而减少了设计的总体尺寸，并最大限度地减小了IGBT通道之间的电磁干扰（EMI）和噪声耦合。通过减少设计中的这些元素，设计人员可以节省大量成本。

编辑：hfy