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Elektrische Sicherheit von optischen Isolatoren unter Bedingungen möglicher Ausfälle

Die optischen Isolationstore von Broadcom werden häufig zum Ansteuern von IGBTs in Anwendungen wie Solarwechselrichtern, Motorsteuerungssystemen und mehr verwendet. Die optische Isolation ist eine bewährte und zuverlässige Technologie zur Isolierung zwischen dem Leistungs-IGBT und den Steuerkreisen. Darüber hinaus reduziert die optische Isolation die Auswirkung von Gleichtaktrauschen (CMR) auf das Steuersignal und verhindert ein fehlerhaftes Öffnen / Schließen des IGBT.

Um die Funktionsfähigkeit sicherzustellen und die Integrität der Isolationsbarriere aufrechtzuerhalten, sollte an der optischen Isolation eine Spannung vermieden werden, die den Nennwert überschreitet. Es ist jedoch ziemlich schwierig zu arrangieren, wann ein Fehler aufgrund eines Kurzschlusses des IGBT auftritt. Dieser Artikel beschreibt die Auswirkung möglicher ungeschützter IGBT-Fehler auf die Isolationsbarriere der optisch isolierten Gate-Treiber von Broadcom.

Optische Isolation und Isolatorstruktur

Die optische Isolation in Broadcom-Komponenten bietet ein hohes Maß an Isolation mit einer dreischichtigen Isolationsbarriere mit einer Gesamtdicke, die die anderer Technologien übertrifft. Die drei Schichten der Isolationsbarriere sind eine Silizium-Polyimid-Film-Silizium-Struktur (Abbildung 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.

Tabelle 1. IGBT-Fehlermodi und Testmethoden
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).

Abbildung 11. ACPL-337J-Polyimidfilm nach einem Test mit hohem Gleichstrom
11. ACPL-337J

Broadcom , IGBT ( DESAT, ).

, , , , . 2.  

2. IGBT

Tabelle 2. Testergebnisse für die Auswirkung eines IGBT-Fehlers auf die optische Isolation des angeschlossenen Gate-Treibers
2. IGBT

Komponenten, die alternative Isolationstechnologien verwenden (induktive und kapazitive Isolation), haben eine viel niedrigere Isolationsbarriere (weniger als 17 Mikrometer) und können im Falle eines der in diesem Artikel beschriebenen IGBT-Fehlermodi kein ausreichendes Sicherheitsniveau bieten.

Referenzen ACPL-337J 4,0-Ampere-Gate-Drive-Optokoppler mit integrierter (VCE) Entsättigungserkennung, aktiver Miller-Klemmung, Fehler- und UVLO-Statusrückmeldung, Broadcom, AV02-4390DE.





 



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