發布日期：2022-10-09 點擊率：79
在討論了使用隔離器來防止高壓。在這篇文章中，我將討論隔離器的一個關鍵性能參數：共模瞬態抗擾度或 CMTI。
CMTI 描述了隔離器能夠容忍其兩個接地之間的高轉換率電壓瞬變，而不會破壞通過它的信號。一般來說，較高的 CMTI 表示對噪聲的魯棒性，并且在任何隔離應用中都是一個優勢。但是，在某些特殊應用中，高 CMTI 隔離器可以使最終產品實現顯著差異化。
太陽能、風能和電網存儲應用使用逆變器將產生或存儲的直流電轉換為交流電，然后再饋入電網。逆變器包括絕緣柵雙極晶體管 (IGBT) 或其他由微控制器控制的功率半導體器件。隔離式柵極驅動器或數字隔離器與非隔離式柵極驅動器相結合，將來自微控制器的信號轉換為柵極控制，再傳輸到功率器件。這為功率器件提供了正確的電壓和電流驅動，并將微控制器與逆變器的高壓部件隔離開來。圖 1 顯示了中央太陽能逆變器的簡化框圖。
圖 1：中央太陽能逆變器的簡化框圖
這些應用中使用的隔離器面臨高接地瞬變（參見圖 2），因為兩個接地之一連接到快速開關逆變器輸出。 對于大功率逆變器設計，逆變器輸出可以在幾十納秒內切換到 1500V。CMTI 在這里是一個關鍵參數，因為這些接地瞬變在隔離器中引起的任何位錯誤都可能導致危險的短路。
圖 2：逆變器輸出開關曲線轉換為隔離器的高 CMTI
太陽能、風能和固定存儲中的逆變器開始使用更高的直流總線電壓、更短的開關時間和更高的開關頻率。這些因素中的每一個都增加了對隔離器的 CMTI 要求。
使用更高的直流母線電壓會增加輸出功率，同時保持電流水平和銅成本相同，從而降低單位發電成本。由于總功率輸出增加（更高的 V），效率也有所提高，但傳導損耗保持不變（相同的 I）。鑒于開關轉換時間縮短，逆變器效率提高。更高的開關頻率導致電感器和變壓器等磁性元件成本更低、體積更小。可靠的基于碳化硅 (SiC) 的功率晶體管的可用性，與傳統的 IGBT 相比，它可以更快地切換并承受更高的電壓，這也有助于逆變器能夠更快、更高效地切換。
因此，高 CMTI 隔離器的可用性和使用可以為大功率太陽能、風能和固定存儲應用帶來若干好處。
TI 最近發布了ISO5851和ISO5451隔離式柵極驅動器，提供 100kV/μs 的最低 CMTI。
ISO5851-Q1 是一款用于 IGBT 和 MOSFET 的 5.7 kV-RMS 增強型隔離柵極驅動器，具有 2.5A 的拉電流能力和 5A 的灌電流能力。輸入端由 3V 至 5.5V 的單電源供電運行。輸出端允許的電源范圍為 15V 至 30V 。兩個互補 CMOS 輸入控制柵極驅動器的輸出狀態。 76ns 的短暫傳播時間保證了對于輸出級的精確控制。
內置的去飽和(DESAT)故障檢測功能可識別 IGBT 何時處于過載狀態。當檢測到 DESAT 時，柵極驅動器輸出會被拉低為 V EE2 電勢，從而將 IGBT 立即關斷。
當發生去飽和故障時，器件會通過隔離隔柵發送故障信號，以將輸入端的 FLT 輸出拉為低電平并阻斷隔離器的輸入。 FLT 的輸出狀態將被鎖存，可通過 RST 輸入上的低電平有效脈沖復位。
TI 還提供ISO78xx系列數字隔離器，最小 CMTI 為 70kV/μs。這些隔離器可實現成本更低、效率更高的大功率逆變器設計。
ISO7831是一款高性能三通道數字隔離器，隔離電壓高達8000V-PK。該器件已通過符合VDE、CSA和CQC標準的增強型隔離認證。 在隔離CMOS或者LVCMOS數字I/O時，該隔離器可提供高電磁抗擾度和低輻射，且具有低功耗特性。 每個隔離通道的邏輯輸入和輸出緩沖器均由二氧化硅(SiO-2)絕緣隔柵分離開來。 該器件配有使能引腳，可用于將多個主驅動應用中的相應輸出置于高阻態，也可用于降低功耗。
ISO7831具有兩個正向通道和一個反向通道。 如果出現輸入功率或信號丟失，ISO7831器件默認輸出“高”電平，ISO7831F器件默認輸出“低”電平。與隔離式電源一起使用時，此器件可防止數據總線或者其他電路上的噪聲電流進入本地接地，以及干擾或損壞敏感電路。 憑借創新的芯片設計和布線技術，ISO7831的電磁兼容性得到了顯著增強，從而可確保提供系統級ESD、EFT和浪涌保護并符合輻射標準。ISO7831采用16引腳小外形尺寸集成電路(SOIC)寬體(DW)封裝。
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