Guide de conception du circuit de détection DESAT du coupleur de pilote de porte intelligente Toshiba

Lors de l'utilisationCoupleurs Smart Gate Driver (SGD)tels que les TLP5214A, TLP5214, TLP5212 et TLP5222, la conception efficace du circuit périphérique est cruciale pour utiliser la fonction de détection VCE(sat). La détection VCE(sat), également connue sous le nom de détection DESAT, est un mécanisme de protection conçu pour détecter une augmentation de la tension du collecteur ou du drain lorsqu'une surintensité se produit dans les dispositifs de commutation à semi-conducteurs de puissance (tels que les IGBT, les Si- ou les SiC-MOSFET, les GaN-FET), et pour déclencher un signal d'arrêt pour protéger l'appareil.

Au cours du processus de conception, des facteurs tels que l'inductance de charge, le bruit généré par la commutation dans d'autres phases ou l'induction électromagnétique peuvent provoquer une fausse détection dans le circuit de détection DESAT. Pour réduire la probabilité d'une telle fausse détection, une série de recommandations de conception sont fournies.

Dans la conception du circuit de détection DESAT, lorsque la tension de collecteur ou de drain du dispositif d'alimentation dépasse la valeur VDESAT prédéfinie, le coupleur SGD arrête de piloter le dispositif d'alimentation et émet un signal de défaut depuis la borne FAULT_N. Par exemple, lors de l'utilisation du TLP5214A pour piloter un IGBT, si l'IGBT est activé (VOUT est élevé), le terminal DESAT génère un courant ICHG. CBLANK se charge via RDESAT et DDESAT, mais en raison de la saturation de l'IGBT, CBLANK ne se charge pas jusqu'à la tension de seuil DESAT VDESAT. Si le VCE de l'IGBT augmente en raison d'une surintensité, CBLANK commence à se charger. Une fois que la tension aux bornes DESAT dépasse VDESAT, le coupleur SGD détecte la condition DESAT de l'IGBT et émet un signal FAULT_N. Ceci est illustré dans la figure 1.1.

Problèmes de chemin d’infiltration du bruit

En raison de la distance entre le dispositif d'alimentation et le coupleur SGD, les traces de connexion peuvent introduire des interférences électromagnétiques (EMI). Dans les applications d'onduleurs multi-, la commutation à partir d'autres phases peut introduire du bruit via une capacité parasite, conduisant potentiellement à une fausse détection DESAT. Par conséquent, il est recommandé d'éviter d'acheminer les traces de détection DESAT à côté de traces transportant des impulsions de courant élevées - ou de traces connectées à des nœuds présentant de grandes fluctuations potentielles lors de la configuration du PCB. De plus, placer RDESAT, DDESAT et CBLANK aussi près que possible du coupleur SGD maximise l'effet de filtrage passe-bas-.

Détermination des constantes du circuit de détection DESAT
Des conseils sont fournis concernant les valeurs de CBLANK et RDESAT, ainsi que sur la manière de sélectionner DDESAT. Si le temps de suppression souhaité (tBLANK) est réglé sur 5 microsecondes et que la valeur ICHG standard pour le TLP5214A est de 240 microampères, alors CBLANK doit être sélectionné pour être d'environ 200 picofarads.