HCPL316J-500E                                          2.0A驅(qū)動光電耦合器集成（VCE）飽和檢測和故障狀態(tài)反饋

HCPL-316J是由Agilent公司生產(chǎn)的一種IGBT門極驅(qū)動光耦合器,其內(nèi)部集成集電極發(fā)射極電壓欠飽和檢測電路及故障狀態(tài)反饋電路,為驅(qū)動電路的可靠工作提供了保障.其特性為:兼容CMOS/TYL電平;光隔離,故障狀態(tài)反饋;開關時間最大500ns;“軟”IGBT關斷;欠飽和檢測及欠壓鎖定保護;過流保護功能;寬工作電壓范圍(15~30V);用戶可配置自動復位、自動關閉. DSP與該耦合器結(jié)合實現(xiàn)IGBT的驅(qū)動,使得IGBT VCE欠飽和檢測結(jié)構緊湊,低成本且易于實現(xiàn),同時滿足了寬范圍的安全與調(diào)節(jié)需要.
　　HCPL-316J保護功能的實現(xiàn)
　　HCPL-316J內(nèi)置豐富的IGBT檢測及保護功能,使驅(qū)動電路設計起來更加方便,安全可靠.其中下面詳述欠壓鎖定保護(UVLO) 和過流保護兩種保護功能的工作原理:
　　(1)IGBT欠壓鎖定保護(UVLO)功能
　　在剛剛上電的過程中,芯片供電電壓由0V逐漸上升到最大值.如果此時芯片有輸出會造成IGBT門極電壓過低,那么它會工作在線性放大區(qū).HCPL316J芯片的欠壓鎖定保護的功能(UVLO)可以解決此問題.當VCC與VE之間的電壓值小于12V時,輸出低電平,以防止IGBT工作在線性工作區(qū)造成發(fā)熱過多進而燒毀

(2)IGBT過流保護功能
　　HCPL-316J具有對IGBT的過流保護功能,它通過檢測IGBT的導通壓降來實施保護動作.同樣從圖上可以看出,在其內(nèi)部有固定的7V電平,在檢測電路工作時,它將檢測到的IGBT C~E極兩端的壓降與內(nèi)置的7V電平比較,當超過7V時,HCPL-316J芯片輸出低電平關斷
IGBT,同時,一個錯誤檢測信號通過片內(nèi)光耦反饋給輸入側(cè),以便于采取相應的解決措施.在IGBT關斷時,其C~E極兩端的電壓必定是超過7V的,但此時,過流檢測電路失效,HCPL-316J芯片不會報故障信號.實際上,由于二極管的管壓降,在IGBT的C~E 極間電壓不到7V時芯片就采取保護動作.
　　驅(qū)動電路方案設計
　　驅(qū)動電路的主要邏輯部件是芯片HCPL-316J.它控制IGBT管的導通、關斷并且保護IGBT.它的輸出功能可以簡略的用下面的邏輯功能表來描述.當輸出為High時IGBT導通,否則IGBT關斷.IGBT導通需要同時具備最后一行的五個條件,缺一不可,即同相輸入為高;反相輸入為低;欠壓保護功能無效;未檢測到IGBT故障,無故障反饋信號或故障反饋信號已被清除. 整個電路板的作用相當于一個光耦隔離放大電路.它的核心部分是芯片HCPL-316J,其中由控制器(DSP-TMS320F2812)產(chǎn)生XPWM1及XCLEAR*信號輸出給HCPL-316J,同時HCPL-316J產(chǎn)生的IGBT故障信號FAULT*給控制器.同時在芯片的輸出端接了由NPN和PNP組成的推挽式輸出電路,目的是為了提高輸出電流能力,匹配IGBT驅(qū)動要求.
　　當HCPL-316J輸出端VOUT輸出為高電平時,推挽電路上管(T1)導通,下管(T2)截止, 三端穩(wěn)壓塊LM7915輸出端加在IGBT門極(VG1)上,IGBT VCE為15V,IGBT導通.當HCPL-316J輸出端VOUT輸出為低電平時,上管(T1)截止,下管(T1)導通,VCE為-9V,IGBT關斷.以上就是IGBT的開通關斷過程.

 使用變頻門極驅(qū)動光電耦合器進行變速電機驅(qū)動時的設計考量
變頻門極驅(qū)動光電耦合器非常適合變速電機驅(qū)動的 IGBT 和 MOSFET 應用，它們所具備的高輸出尖峰電流搭配上高電壓安全標準驗證電氣絕緣能力、超高共模噪聲抑制隔離能力、固態(tài)器件級的可靠性和超低功耗使得它們成為不可或缺的變頻門極驅(qū)動器件。