Guida alla progettazione del circuito di rilevamento DESAT dell'accoppiatore Toshiba Smart Gate Driver

Quando si utilizzaAccoppiatori Smart Gate Driver (SGD).come TLP5214A, TLP5214, TLP5212 e TLP5222, progettare il circuito periferico in modo efficace è fondamentale per utilizzare la funzione di rilevamento VCE(sat). Il rilevamento VCE(sat), noto anche come rilevamento DESAT, è un meccanismo di protezione progettato per rilevare un aumento della tensione di collettore o di drain quando si verifica una sovracorrente nei dispositivi di commutazione di semiconduttori di potenza (come IGBT, Si- o SiC-MOSFET, GaN-FET) e per attivare un segnale di spegnimento per proteggere il dispositivo.

Durante il processo di progettazione, fattori quali l'induttanza del carico, il rumore generato dalla commutazione in altre fasi o l'induzione elettromagnetica possono causare un falso rilevamento nel circuito di rilevamento DESAT. Per ridurre la probabilità di tale falso rilevamento, vengono fornite una serie di raccomandazioni di progettazione.

Nella progettazione del circuito di rilevamento DESAT, quando la tensione del collettore o del drain del dispositivo di potenza supera il valore VDESAT preimpostato, l'accoppiatore SGD smette di pilotare il dispositivo di potenza ed emette un segnale di guasto dal terminale FAULT_N. Ad esempio, quando si utilizza TLP5214A per pilotare un IGBT, se l'IGBT è acceso (VOUT è alto), il terminale DESAT genera una corrente ICHG. CBLANK si carica tramite RDESAT e DDESAT, ma a causa della saturazione dell'IGBT, CBLANK non si carica fino alla tensione di soglia DESAT VDESAT. Se il VCE dell'IGBT aumenta a causa di una sovracorrente, CBLANK inizia a caricarsi. Una volta che la tensione del terminale DESAT supera VDESAT, l'accoppiatore SGD rileva la condizione DESAT dell'IGBT ed emette un segnale FAULT_N. Ciò è illustrato nella Figura 1.1.

Problemi relativi al percorso di infiltrazione del rumore

A causa della distanza tra il dispositivo di potenza e l'accoppiatore SGD, le tracce di collegamento possono introdurre interferenze elettromagnetiche (EMI). Nelle applicazioni con inverter multi-fase, il passaggio da altre fasi può introdurre rumore attraverso la capacità parassita, portando potenzialmente a un falso rilevamento DESAT. Pertanto, si consiglia di evitare di instradare le tracce di rilevamento DESAT adiacenti a tracce che trasportano impulsi di corrente elevata- o tracce collegate a nodi con grandi fluttuazioni di potenziale durante il layout PCB. Inoltre, posizionando RDESAT, DDESAT e CBLANK il più vicino possibile all'accoppiatore SGD si massimizza l'effetto del filtro passa basso-.

Determinazione delle costanti del circuito di rilevamento DESAT
Vengono fornite indicazioni sui valori per CBLANK e RDESAT e su come selezionare DDESAT. Se il tempo di cancellazione desiderato (tBLANK) è impostato su 5 microsecondi e il valore ICHG standard per TLP5214A è 240 microampere, è necessario selezionare CBLANK su circa 200 picofarad.