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IGBT / MOSFET 栅极驱动光耦合器基本设计
接线图
2024年01月26日 10:52 206
admin
本应用笔记涵盖了计算栅极驱动光耦合器 IC 的栅极驱动器功率和热耗散的主题。栅极驱动光耦合器用于驱动、开启和关闭功率半导体开关、MOSFET/IGBT。栅极驱动功率计算可分为三部分；驱动器内部电路中消耗或损失的功率、发送至功率半导体开关(IGBT/MOSFET)的功率以及驱动器IC和功率半导体开关之间的外部组件处（例如外部栅极电阻器上）损失的功率。在以下示例中，我们将讨论使用 Avago ACPL-332J（2.5nApeak 智能栅极驱动器）的 IGBT 栅极驱动器设计。本设计指南也适用于 MOSFET 栅极驱动器。 
因此，当设计人员选择 IGBT 或 MOSFET 时，选择合适的栅极驱动器光耦合器非常重要，因为该驱动器的电流和额定功率决定了 IGBT 或 MOSFET 导通或关断的速度。
IC 最大允许额定功率内的栅极驱动电源操作
栅极驱动光耦合器的功耗是 IGBT/MOSFET 的输出侧功率（红色圆圈）和由于输入 LED 功耗而产生的输入侧功率（蓝色圆圈）的组合。由于驱动集电极开路晶体管的电流很小，因此可以忽略用于故障反馈的第二个 LED 的功耗。
计算步骤为：
1. 根据最大??峰值栅极电流计算所需的最小 RG
2. 计算总功耗
3. 将步骤 #2 中计算的输入和输出功耗与 IC 的最大建议功耗进行比较。（如果超过了最大推荐水平，可能需要提高 RG 值以降低开关功率并重复步骤 #2。）
在此示例中，ACPL-332J 的总输入和输出功耗是根据以下条件计算的：
图片3.PNG
VOL 与 IOL
ACPL-332J 框图
IGBT/MOSFET 栅极电阻
选择 RG 值时，重要的是要从栅极驱动器 IC 和功率半导体开关 MOSFET/IGBT 的角度来考虑。对于栅极驱动器 IC，我们选择的 RG 在 IC 最大允许功耗额定值范围内，同时提供/吸收尽可能高的驱动器电流。从 IGBT 或 MOSFET 的角度来看，栅极电阻影响导通和关断期间的电压变化 dVCE/dt 和电流变化 diC/dt。因此，当设计人员选择 IGBT 或 MOSFET 时，选择合适的栅极驱动器光耦合器非常重要，因为该驱动器的电流和额定功率决定了 IGBT 或 MOSFET 导通或关断的速度。
IC 最大允许额定功率内的栅极驱动电源操作
栅极驱动光耦合器的功耗是 IGBT/MOSFET 的输出侧功率（红色圆圈）和由于输入 LED 功耗而产生的输入侧功率（蓝色圆圈）的组合。由于驱动集电极开路晶体管的电流很小，因此可以忽略用于故障反馈的第二个 LED 的功耗。
计算步骤为：
1. 根据最大??峰值栅极电流计算所需的最小 RG
2. 计算总功耗
3. 将步骤 #2 中计算的输入和输出功耗与 IC 的最大建议功耗进行比较。（如果超过了最大推荐水平，可能需要提高 RG 值以降低开关功率并重复步骤 #2。）
在此示例中，ACPL-332J 的总输入和输出功耗是根据以下条件计算的：
方程组 1
步骤 I：根据 IOL 峰值规格计算 RG 最小值：为了找到峰值充电 IOL，假设栅极最初充电至稳态值 VCC。对于 ACPL-332J，70°C 时 2.5 A 输出的电压降线性近似为 4.5 V（图 3：VOL 与 IOL）。因此应用以下关系：图片3.PNG
VOL 与 IOL
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