具有集成反激式控制器的智能栅极驱动光耦合器

    新型 ACPL-302J 是一款智能栅极驱动光电耦合器，可改进隔离电源并简化栅极驱动设计。ACPL-302J 具有用于 DC-DC 转换器的集成反激式控制器和全套故障安全 IGBT 诊断、保护和故障，提供完整的经济高效的栅极驱动解决方案（图 1）。该器件具有 2.5A 轨到轨输出，非常适合驱动工业电源逆变器和电机驱动器中的 IGBT 和功率 MOSFET。终结果是一种易于使用、紧凑且经济实惠的 IGBT 栅极驱动光耦合器解决方案。

    集中供电
    栅极驱动光电耦合器用于提供高压增强电流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。电压比较器和晶体管开关等分立元件用于在短路故障期间保护昂贵的 IGBT，而数字光耦合器用于提供隔离反馈。Avago Technologies 已将这些分立元件集成到 ACPL-302J 等智能栅极驱动光耦合器中。

    需要隔离式高侧电源为栅极驱动器和一些用于电流检测的微型隔离放大器提供静态和开关电源（图 2）。常见设计使用由体积庞大的三相变压器和反馈控制器组成的集中式电源拓扑结构，为隔离式高侧电源提供稳定的三相直流电源。

    在集中式电源系统中，隔离式高侧电源使用单个大型变压器为六个栅极驱动器供电。变压器包含四个次级绕组，其中三个用于顶部栅极驱动器每相的浮动电源，以及一个用于底部栅极驱动器的公共电源（图 3）。除了大变压器之外，还需要用于滤波的大电容器和用于初级绕组开关的大晶体管。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所需的走线较长，集中式电源还存在电磁干扰 (EMI) 和 IGBT 通道之间的噪声耦合等固有问题。

    分布式电源

    ACPL-302J 器件旨在改进隔离电源并简化栅极驱动设计。该器件针对分布式电源拓扑进行了优化（图 4 和 5）。它是一款 2.5A 轨到轨智能栅极驱动光电耦合器，带有用于 DC-DC 转换器的集成反激式控制器。通过集成反激式控制器，ACPL-302J 可以集成更小的高效变压器，放置在设备旁边（图 6）。因此，设计人员可以减少整体占地面积，限度地减少 IGBT 通道之间的电磁干扰 (EMI) 和噪声耦合。使用较小的变压器，初级绕组开关晶体管集成在 ACPL-302J 中，较小的电容器可用于滤波。

    概括
    通过集成反激式控制器，ACPL-302J 器件允许在器件旁边放置更少的分立元件和更小的变压器和电容器，从而减少设计的整体尺寸并限度地减少电磁干扰 (EMI) 和 IGBT 通道之间的噪声耦合。通过减少设计中的这些元素，设计人员可以实现显着的成本节约。