使用内部去饱和电路解除驱动光耦误报警的技巧

在AVAGO门极隔离驱动光耦中一个十分重要的检测功能脚DESAT，由此pin构成一个内部去饱和电路为当IGBT或者MOSEF在过流时做了个一个错误反馈通知给处理器，同时还触发软关断来讲IGBT或者MOSFET做个关断动作，从而保护IGBT或者MOSFET因为过热而损坏。在实际应用中很多工程师对这个电路不是很了解，导致参数设置不合理，致使整个系统工作的时候要么出现过于敏感，要么出现过于迟钝，这些都给客户造成不少的困扰。

内部去饱和电路图如下：

 

图1：ACPL-33XJ电路图

工程师们都清楚误报警的一个主要原因就是过流时VCE急剧上升。本文主要讨论由Cdlank、Rdesat及Ddesat构成的一个延时检测网络。该延时检测网络可以使整个电路不会太敏感，亦不会因电流过大烧毁IGBT而不报警。

 

图2：实测的开和关的波形

图3：ACPL-331J/ACPL-332J的波形时序图

由图2、3，我们可以大致了解门极开关波形图，也对ACPL-33XJ的工作原理有了认识，现在主要来探讨DESAT脚的电路设计。先看如下图4所示的电路图，在该电路中串联一个快恢复二极管和一个zener二极管以改变Vdesat电平阀值，Rdesat在这个电阻作限流吸反向毛刺，不仅对blank的时间没有任何影响，还会有个Cblank电容并联在VE和DESAT之间。

对于blanking的电路目前有两种本文主要讲是第一种是如下：

 

图4：DESAT电路图

这个电路的基本原理是：

当开启IGBT时，VCE电压低于DESAT的阀值电压，有一段时间这个检测电路是不工作的。这个空隙时间就是所谓的去饱和blanking时间。在IGBT正常开通后，检测到VCE还是低于DESAT的阈值电压时，该电路不启动，当VCE高于DESAT的阈值电压时，内部DESAT的Ichg 250uA的恒流源对外部Cblank充电，也会有一段时间为blanking时间，这个时间长短可以由Cblank来调整，当内部的电压高于Vdesat时，就会输出一个Fault电平。

当芯片输出脚输出低电平的时候，Cblank对外放电，当输出为高电平的时候DESAT电路又开始处于准备检测状态，如果外部电压超过Vdesat时并且超过banking时间后，这个电路开始工作同时会使Fault脚输出低电平报故障。周而复始的进行。

Blanking时间和电容的关系：Tblank = Cblank×Vdesat/Ichg。

一般推荐电容为100pF，blanking时间为2.6us。这里VDESAT（新的阈值电压）= Vdesat – n×VF,这里的n是串联快恢复二极管的个数，Vdesa=7是内部阈值电压，一般是7V。

当串联zener二极管的时候VDESAT（新的阈值电压）= Vdesat – n×VF - VZ,这里的VZ是zener二极管的反向电压。Rdesat是对电路的blanking时间没影响的，它只起到限流作用，防止反向的电压毛刺传进来将DESAT脚打坏。

下图所示是快恢复二极管的推荐厂家：

 

图5：快恢复二极管的厂家型号推荐

总结，当变频器或者逆变器在用到带附加功能的单管隔离驱动中时，要想获得比较稳健的保护机制，必须在去饱和设计上做好设计，一方面可以在开机瞬间不会出现误报警，一方面在电流过大时不至于出现响应速度过慢。