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Seguridad eléctrica de aisladores ópticos en condiciones de posibles fallas

Los controladores de puerta de aislamiento óptico de Broadcom se utilizan ampliamente para impulsar IGBT en aplicaciones como inversores solares, sistemas de control de motores y más. El aislamiento óptico es una tecnología probada y confiable para proporcionar aislamiento entre el IGBT de potencia y los circuitos de control. Además, el aislamiento óptico reduce la influencia del ruido de modo común (CMR) en la señal de control y evita la apertura / cierre erróneo del IGBT.

Para asegurar la operatividad y mantener la integridad de la barrera de aislamiento, se debe evitar un voltaje que exceda el valor nominal en el aislamiento óptico. Sin embargo, es bastante difícil de manejar cuando ocurre una falla debido a un cortocircuito del IGBT. Este artículo describe el efecto de posibles fallas de IGBT sin protección en la barrera de aislamiento de los controladores de puerta ópticamente aislados de Broadcom.

Aislamiento óptico y estructura aislante.

El aislamiento óptico en los componentes Broadcom proporciona un alto nivel de aislamiento con una barrera de aislamiento de tres capas con un grosor general que supera el de otras tecnologías. Las tres capas de la barrera aislante son una estructura de silicio-película de poliimida-silicio (Figura 1).  

, , . , , : . , Broadcom, 300 / –200 °C + 400 °C.

, , ACPL-337J. (distance through solid insulation, DTI) 0,5 1414 (VIORM = 1414 VPEAK) IEC / EN / DIN EN 60747-5-5. 

IEC / EN / DIN EN60747-5-5

, . , , , , .

, 72 . , , .  

, . , IGBT, - , (IGBT DESAT) (Active Miller Clamp), , , ACPL-337J.

, , IGBT Broadcom.

IGBT

IGBT, :

1) ( ) IGBT

2) - (VCE)

3) - IGBT. 1.

Tabla 1. Modos de falla y métodos de prueba de IGBT
1. IGBT

1, ACPL-337J IGBT: (DESAT), (Soft shutdown) (Active Miller Clamp). IGBT , . 3 :

  • IGBT DESAT

  • DESAT

  • IGBT

IGBT

IGBT 1200 /150 ACPL-337J. ACPL-337J 15- .

IGBT 5600 , 600 . DESAT ACPL-337J IGBT . ACPL-337J IGBT 2, .

2. IGBT
2. IGBT

, (IE) 7 , (VCE) - (VGE) ( 3), . - ACPL-337J.

3. IGBT
3. IGBT

, ACPL-337J , IGBT ( 4), ( 5).

4. IGBT
4. IGBT

5. ACPL-337J
5. ACPL-337J

, ACPL-337J (1.88 (RMS)/) (6.2 (RMS)/) . ( 6).

6. ACPL-337J
6. ACPL-337J

, , .

IGBT DESAT

ACPL-337J IGBT , , , DESAT , ( ) ( 7).

ACPL-337J IGBT 1 . 10 20 2 , - (VCE) IGBT. , ACPL-337J (1.88 (RMS)/) (6.2 (RMS)/).

7. IGBT
7. IGBT

- , , , ( 8).

8. ACPL-337J
8. ACPL-337J

IGBT

ACPL-337J IGBT. 15 , , IGBT 5600 600 ( 9).

9. IGBT
9. IGBT

IGBT 15 , 700 ( 10). , , .

10.
10.

, ACPL-337J (1.88 (RMS)/) (6.2 (RMS)/). , , ( 11).

Figura 11. Película de poliimida ACPL-337J después de la prueba de alta corriente CC
11. ACPL-337J

Broadcom , IGBT ( DESAT, ).

, , , , . 2.  

2. IGBT

Tabla 2. Resultados de la prueba del efecto de la falla del IGBT en el aislamiento óptico del controlador de puerta conectado
2. IGBT

Los componentes que utilizan tecnologías de aislamiento alternativas (aislamiento inductivo y capacitivo) tienen una barrera de aislamiento mucho más baja (menos de 17 micrones) y no podrán proporcionar un nivel adecuado de seguridad en caso de uno de los modos de falla del IGBT descritos en este artículo.

Referencias ACPL-337J Optoacoplador de accionamiento de puerta de 4.0 amperios con detección de desaturación integrada (VCE), sujeción Miller activa, retroalimentación de estado de falla y UVLO, Broadcom, AV02-4390EN.





 



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