ACPL-302J智能柵極驅動光耦合器技術分析

本技術說明討論了ACPL-302J智能柵極驅動光耦合器。該器件可以改善隔離電源并簡化門設計。它具有反激式控制器，可將較少的分立元件和較小的變壓器和電容器放置在該設備旁邊。此外，它減少了設計的總體尺寸，并最小化了IGBT通道之間的電磁干擾（EMI）和噪聲耦合。由于減小了元件尺寸，因此可節省大量成本。

介紹

新型ACPL-302J是一款智能柵極驅動光電耦合器，可改善隔離式電源并簡化柵極驅動設計。ACPL-302J具有用于DC-DC轉換器的集成反激控制器以及全套故障安全IGBT診斷，保護和故障報告功能，從而提供了完整的具有成本效益的柵極驅動解決方案（圖1）。該器件具有2.5A的軌到軌輸出，是驅動工業功率逆變器和電機驅動器中的IGBT和功率MOSFET的理想選擇。最終結果是一種易于使用，緊湊且價格合理的IGBT柵極驅動光耦合器解決方案。

ACPL-302J柵極驅動光電耦合器功能圖

集中電源

柵極驅動光耦合器用于提供高壓增強的電絕緣，并提供高輸出電流，以切換電機驅動器或逆變器中的IGBT。諸如電壓比較器和晶體管開關之類的分立元件用于在短路故障期間保護昂貴的IGBT，而數字光耦合器則用于提供隔離的反饋。Avago Technologies已將這些分立元件集成到了ACPL-302J等智能柵極驅動光電耦合器中。

需要一個隔離的高端電源來為柵極驅動器提供靜態和開關電源，并為電流檢測提供一些微型隔離放大器（圖2）。通用設計使用由大型三相變壓器和反饋控制器組成的集中式電源拓撲，以為隔離的高端電源實現穩定的三相直流電源。

基本的柵極驅動器光電耦合器，帶有隔離的高端電源，用于驅動和保護電機驅動器和逆變器中的IGBT

在集中式電源系統中，隔離的高端電源使用單個大型變壓器為六個柵極驅動器供電。該變壓器包含四個次級繞組，其中三個用于頂部柵極驅動器的每一相的浮動電源，另一個用于底部柵極驅動器的公共電源（圖3）。除了大型變壓器之外，還需要用于濾波的大型電容器和用于初級繞組開關的大型晶體管。這些大型設備會影響房地產的大小和高度。由于到達所有六個柵極驅動器需要更長的走線，因此集中式電源還存在固有的問題，例如電磁干擾（EMI）和IGBT通道之間的噪聲耦合。