羅檳盛先生是安華高科技的應用工程師，在安華高科技工作已有10多年。在加入安華高科技之前，有多年從事UPS/SMPS設計/電力線載波通信/電機控制/電源系統測試的工作經驗。
內容介紹：功率器件，如IGBT，Power MOSFET和Bipolar Power Transistor等等，都需要有充分的保護，以避免如欠壓，缺失飽和，米勒效應，過載，短路等條件所造成的損害。本在線研討會介紹了為何光耦柵極驅動器能被廣泛的接受和使用，這不僅是因其所具有的高輸出電流驅動能力，及開關速度快等長處之外，更重要的，它也具有保護功率器件的所需功能。這些功率器件的保護功能包括欠壓鎖定（UVLO），DESAT檢測，和有源米勒鉗位。在電力轉換器，電機驅動，太陽能和風力發電等系統的應用上，所有這些保護功能都是重要的，因它確保這些系統能安全和穩定的操作。另外，能把握如何正確的選用，設計這些光耦柵極驅動器來有效的使用/控制這些功能使到整個系統更簡單，高效，可靠，是系統設計工程師不可或缺的技能！
這里是本次在線研討會上的工程師朋友與專家的精彩互動摘選，供大家參考使用。
1、請問：專家可否介紹一下ACP-330J、ACP-C79A絕緣放大器的放大特性，頻率特性以及絕緣特性？謝謝！
1) CTR的放大特性 --- ACPL-330J 和 ACPL-C79A 都沒有CTR的放大特性。雖然所有柵極驅動光耦合器的輸入端均有一個LED及隔離輸出端均有一個光學探測器， 其操作功能卻與CTR無關緊要，因為它們是靠數字信號格式下運作的。作為探測器如其可以檢測到LED是否處于ON或OFF狀態，其輸出將反映相應的功能。例如ACPL-332J的情況 - 它的功能是利用PWM輸入信號來造成輸出端輸出同一PWM信號，進而數字化驅動IGBT或PowerMosfet。它雖也具有特定緩沖驅動能力， 但與CTR完全無關。 同樣的，在ACPL-C79A的情況下，它是一個電流感測器 - 它的功能是把輸入電流信息以數字化（Σ-Δ）編碼，然后以模擬型式 把所代表的輸入電流波形以放大倍數電流波形（無關于CTR）發出到輸出端。
2）頻率特性--- ACPL-330J適用于在30kHz?40kHz的頻率上驅動IGBT/ PowerMosfet （如所需的峰值電流<1.5A規定電流）。 ACPL-C79A是適用于帶寬高達200kHz的典型電流感應。
3）絕緣特性--- ACPL-330J和ACPL-C79A均能滿足依據IEC60747-5-5的安規所規定的超強絕緣性能。您也可以從它們的數據手冊，找到更詳細的資料。
2、請問：光耦端的控制電流與功率管輸出驅動電流之比是用什么指標表示，其最大值是多少？謝謝！
全部柵極驅動光耦合器都沒有CTR的放大特性。雖然所有柵極驅動光耦合器的輸入端均有一個LED及隔離輸出端均有一個光學探測器，其操作功能卻與CTR無關緊要，因為它們是靠數字信號格式下運作的。作為探測器如其可以檢測到LED是否處于ON或OFF狀態，其輸出將反映相應的功能。例如ACPL-332J的情況 - 它的功能是利用PWM輸入信號來造成輸出端輸出同一PWM信號，進而數字化驅動IGBT或PowerMosfet。它雖也具有特定緩沖驅動能力，但與CTR完全無關。 ACPL-332J是能夠驅動高達2.5A電流的柵極驅動光耦合器。安華高科技也有能驅動高達5A電流的柵極驅動光耦合器。
3、請問：安華的光電耦合器都是采用DIP-8封裝嗎？業界經常提到DIP-8封裝，請問這種封裝方式有何優點？謝謝！
Avago光耦合器有許多不同類型的封裝，它們包括 500-MIL DIP10，400-MIL DIP8，300-MIL DIP8，SO16，SO8，SS08，SO6，SS06，SO5，和SO4等等。 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。
4、請問：為什么要通過光耦合的方式來驅動功率管的柵極？ 為何不能設計合適的驅動電路直接驅動柵極？各種保護功能在普通的驅動電路里不能實現嗎？ 增加光耦合是否也增加了一個產生可靠性問題的環節？謝謝！
通過使用光耦柵極驅動器驅動功率器件，可以幫助消除4個基本問題，如1）瞬態電壓，2）共模噪聲，3）接地回路，和4）電平轉換。這4個基本問題不能輕易/圓滿通過簡單的非隔離式柵極驅動器得到解決。集成的柵極驅動器如安華高的ACPL-33xJ， 結合了各種保護功能于簡單的集成電路里。集成電路的好處是， 它能做到設備到設備（或元件到元件）間均非常均勻。這些保護功能，都可以通過分立器件來實現，但分立器件將無法很均勻地，從系統到系統間工作，另外分立器件將造成更復雜的設計，不能達到簡化的作用。所有Avago的光耦合器都經過精心設計，以確保其可靠性不受到損傷。
5、請問：有哪些低功耗的IC適合構建高效的適合光伏、風能應用的控制、逆變系統？謝謝！
所有安華高的隔離柵極驅動器都能在極低ICC2電流中運作，這可有效減少功率消耗和在高側驅動允許使用自舉電源。另外，安華高最新的柵極驅動器，如ACPL-P/W34x 能夠在最高200ns這么低的傳播延遲時間里工作 這允許更精確的PWM控制，同時提高效率。所有這些優勢都使安華高的隔離柵極驅動器能夠適用于， 如光伏逆變器和其他可再生能源轉換系統中應用。
6、請問：為什么新設計的DESAT只有7V，IGBT極易誤觸發， desat故障后，故障未復位前VCC2-VE維持1個10mA左右的故障反饋光耦驅動電流，在采用穩壓管正負電源分壓方案中，易導致負電壓偏高。影響分壓比例。謝謝！
在正確的選擇下IGBT /功率MOSFET的飽和電壓通常約為1.5V?3V。所以7V的閾值通常是足夠的，因為它在退飽和作用下提供了超過4V的邊距電壓。 當然在市場上也有一些IGBT /功率MOSFET飽和電壓略高或在一些大的散熱器下允許飽和度較高的檢測閾值的功率器件。但設計者可以通過簡單的插入比較器來提高 DESAT閾值。 是的，LED的10mA驅動電流在故障條件下是真正必要的。 使用高LED故障電流的原因是，它允許在故障條件下能有更好的噪聲抑制。
7、請問：退飽和檢測是什么意思，檢測的是哪一個點的電壓？謝謝！
DESAT是IGBT過流或短路故障發生時，可以檢測到的情況。在過流或短路故障發生時，IGBT的集電極電壓（或PowerMosfet的漏電極電壓）會迅速爬升，這種電壓爬升情況可以通過安華高集成柵極驅動器的DESAT引腳檢測到。
8、請問：加入耦合隔離器后會不會出現信號的延遲？通過什么辦法解決？謝謝！
通過使用光耦柵極驅動器驅動功率器件，可以幫助消除4個基本問題，如1）瞬態電壓，2）共模噪聲，3）接地回路，和4）電平轉換。這4個基本問題不能輕易/圓滿通過簡單的非隔離式柵極驅動器得到解決。但加入光耦確實會引入信號傳播延遲時間，并導致在網絡研討會中提到的死區時間。 不過在市場中安華高柵極驅動光耦合器的死區時間是最低的，這有助于減少在怠速狀態下容易失去的效率。
9、請問：以前我們在電機軟起動器上用光耦加SCR的方案，如果改為Avago隔離IGBT的方案，需要考慮哪些環節？謝謝！
在電機起動系統里比較IGBT控制對可控硅SCR控制的優勢,前者較易關閉及允許更快的開關操作，但需要考量的是，設計師必須確保IGBT的體二極管能夠完全處理在關閉時產生的再生電流。
10、請問：DESAT功能在我曾經用過的IGBT中沒有，是安華高的獨有技術嗎？謝謝！
DESAT是IGBT過流或短路故障發生時，可以檢測到的情況。在過流或短路故障發生時，IGBT的集電極電壓（或PowerMosfet的漏電極電壓）會迅速爬升，這種電壓爬升情況可以通過安華高集成柵極驅動器的DESAT引腳檢測到。傳統的電路必須采用分立元件來提供DESAT檢測，而安華高已把這樣的檢測電路集成到IC中。
11、請問：HCPl-316產品如何做到短路時軟關斷？謝謝！
HCPL-316J 飽和閾值的頂點設置在7V，這是對通過一個比較實際的IGBT Vce飽和電壓相比。操作時的DESAT保護有2個部分，1）I GBT的Vce電壓檢測和比較, 2）一旦越過閾值水平就激活DESAT保護; 1）檢測部分，它僅在IGBT導通期間激活。 在IGBT關斷期間，有個微小的晶體管是導通的以把DESAT電容放電到0V。 當IGBT導通后， 那微小的晶體管被立即??關閉，讓250uA恒流，以充電電容，和/或直接流到IGBT，這取決于那個路徑是處于較低電壓路徑。 因此，如果IGBT的開啟和負載配合的飽和點在2V，恒定電流會流入DESAT電容，直到它到達2.7V，并從那時起，恒定電流將流經DESAT二極管（造成0.7V壓降），并通過導通的IGBT。作為DESAT電容的電壓只有2.7V，這仍然是比7V DESAT閾值設置低，保護電路將不會被激活。 但是，當發生過載或短路，VCE飽和電壓將立即爬升，到如8V，因超過7V第二個部分就開始。恒定電流將繼續充電DESAT電容到超過7V。由于DESAT電容電平跨越了7V DESAT門檻，比較器的輸出被激活，保護電路也被激活。結果是故障信號，會通過光通道發送到故障引腳并把那個故障引腳電平拉低，以通知了解故障的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機。 Avago的應用筆記 AN5324提供更詳細的軟關斷描述。 |
