HCPL-314J型 0.4安培输出电流IGBT门极驱动光耦

说明

HCPL-314J系列器件由光学耦合到集成电路的AlGaAs LED组成具有功率输出级。这些光耦是非常适合驱动功率igbt和mosfet用于电机控制逆变器的应用。高输出级的工作电压范围提供栅控器件所需的驱动电压。这种光耦提供的电压和电流使它非常适合直接驱动小型或中等功率IGBT。对于具有更高额定值的IGBTHCPL-3150（0.5A）或HCPL-3120（2.0A）光耦可以使用。

特征

0.4 A最小峰值输出电流

高速响应：在温度上传播延迟最大为0.7微秒。范围

超高CMR:VCM=1.5kV时最小25kv/微秒

自举电源电流：最大3毫安

宽工作温度。范围：-40°C至100°C

宽VCC工作范围：10 V至30 V超温。

范围

提供DIP8（单）和SO16（双）封装

安全认证：UL认可，5000 Vrms，持续1分钟。CSA批准。IEC/EN/DIN EN 60747-5-5认证VIORM=1414 Vpeak

应用

隔离IGBT/功率MOSFET栅极驱动

交流和无刷直流电机驱动器

电器用逆变器

工业逆变器

开关电源（SMPS）

不间断电源（UPS）

包装特性

对于每个通道，除非另有规定

笔记：

1.以0.3毫安/摄氏度的速率线性降低70°C以上的自由空气温度。

2.最大脉冲宽度＝10 s，最大占空比＝0.2%。该值旨在考虑具有IO的设计的部件公差峰值最小值=0.4 A。有关限制IOL峰值的更多详细信息，请参阅应用部分。

3.在85℃以上线性减额，自由空气温度为4.0 mW/℃。

4.输入功耗不需要降额。

5.最大脉冲宽度＝50 s，最大占空比＝0.5%。

6.在这个测试中，VOH是用直流负载电流测量的。当驱动电容性负载时，当IOH接近零安培时，VOH将接近VCC。

7.最大脉冲宽度＝1毫秒，最大占空比＝20%。

8.根据UL 1577，每个HCPL-314J光耦通过施加绝缘测试电压≥6000 Vrms 1秒进行验证测试。如果适用，本试验在IEC/EN/DIN EN 60747-5-5绝缘特性表所示局部放电100%生产试验（方法B）之前进行。

9.该器件被认为是一个双端器件：输入端的引脚短接在一起，输出端的引脚短接在一起。

10.PDD是指在相同试验条件下，任何两个部件或通道之间的tPHL和tPLH之间的差异。

11.插脚3和4（HCPL-314J）需要连接到LED公共线。

12.共模脉冲VCM中的共模瞬态抗扰度是共模脉冲VCM的最大可容忍的dVCM/dt，以保证输出将保持在高状态（即Vo>6.0V）。

13.低态共模瞬态抗扰度是共模脉冲VCM的最大耐受性DVCM/dt，以保证输出将保持在低状态（即Vo<1.0V）。

14.该负载条件近似于1200伏/ 25 A IGBT的栅极负载。

15.对于每个频道。当驱动IGBT的工作频率和Qg增大时，电源电流增大。

16.该装置被认为是一个双端装置：通道一输出侧引脚短接在一起，通道二输出侧引脚短接在一起。

应用程序信息

消除负IGBT门极驱动为了保持IGBT的稳定关闭，HCPL-314J有一个非常低的最大VL规格1 V最小化RG和HCPL-314J到IGBT栅极的引线电感和发射器（可能通过将HCPL-314J安装在在IGBT正上方的小型PC板）可以消除在许多应用中需要负IGBT栅极驱动，如图19所示。要小心这样的PC板设计可以避免将IGBT集电极或发射极跟踪路由到接近HCPL-314J输入的地方会导致不必要的瞬态信号耦合HCPL-314J的输入降低了性能。（如果IGBT漏极必须在HCPL-314J输入端附近布线，那么LED在关闭时应该反向偏置状态，以防止瞬态信号从打开HCPL-314J的IGBT排水管）外部钳位二极管可连接在引脚14和15之间以及插脚9和10（如图19所示），用于在IGBT开关感性负载的情况下保护HCPL-314J。

选择栅极电阻（Rg）

步骤1：根据IOL峰值规格计算Rg最小值。IGBT和图24中的Rg可以分析为一个简单的RC电路，其电压由HCPL-314J提供。

上式中5 V的VOL值是峰值电流下的VOL0.6A（见图6）。

步骤2：检查HCPL-314J的功耗，必要时增加Rg。HCPL-314J总功耗（PT）等于发射极功率（PE）和输出功率（PO）之和

其中KICC•Qg•f是由于开关引起的ICC增加，KICC是0.001 mA/（nC*kHz）的常数。对于图19中带有IF（最坏情况）的电路=10毫安，Rg=32Ω，最大占空比=80%，Qg=100 nC，f=20 kHz和TAMAX=85摄氏度：

在上一个公式中，对于ICC，3ma的值是整个ICC的最大值工作温度范围。由于这种情况下的PO小于PO（MAX），因此Rg=32Ω对于功率来说是正确的消散。

Ultra的LED驱动电路考虑

高CMR性能没有探测器屏蔽，光耦CMR的主要原因故障是电容耦合光耦的输入端，通过封装，到达探测器IC，如图21所示。这个HCPL-314J通过使用带有光学透明法拉第屏蔽，它将电容耦合电流从敏感的集成电路中转移出去。但是，这个盾牌不能消除电容LED与光耦引脚5-8之间的耦合，如图所示。这种电容耦合导致LED电流的扰动共模瞬变期间成为屏蔽光耦的CMR故障。a的主要设计目标高CMR LED驱动电路变为保持LED处于正常状态共模时（开或关）瞬变。例如，推荐的应用电路（图19） ，可达到10千伏/微秒CMR，同时最小化组件复杂度。将LED保持在适当的状态在接下来的两部分。

带LED的CMR（CMRH）

在共模瞬态过程中，高CMR LED驱动电路必须保持LED亮起。这是通过使LED电流过大超过输入阈值来实现的，因此它不会在瞬间拉到阈值以下。8毫安的最小LED电流在5 mA的最大IFLH上提供足够的裕度以实现。10千伏/微秒CMR。LED熄灭时的CMR（CMRL）高CMR LED驱动电路必须保持LED熄灭（VF≤共模瞬变期间的VF（关）。例如，在图23中的-dVCM/dt瞬态过程中，电流流经CLEDP也流经RSAT和逻辑门的VSAT。只要状态电压低通过逻辑门开发的小于VF（OFF）的LED将保持熄灭，不会发生共模故障。图24所示的集电极开路驱动电路可以在+dVCM/dt瞬态期间不保持LED熄灭，因为必须提供流经克莱顿的所有电流由LED指示，不建议用于需要超高的CMR1性能。另一种选择驱动电路喜欢推荐的应用电路（图19）确实通过在关闭状态下分流LED来实现超高CMR性能。

IPM死区时间和传播延迟规范HCPL-314J包括传播延迟差（PDD）旨在帮助设计人员最小化“死区时间”在他们的电源逆变器设计。死亡时间是高低压侧功率晶体管关闭的时间。Ql和Q2传导的任何重叠都将导致流经电源设备的电流高压至低压电机轨道。最小化在给定的设计中，LED2的开启应该延迟（相对于LED1的关闭），以便在最坏的情况下，晶体管Q1刚刚开启当晶体管Q2导通时关闭，如图26所示。达到此条件所需的延迟量等于传播延迟差规范的最大值，PDD max，它被指定。超过工作温度范围500 ns-40°至100°C。通过最大传播延迟差延迟LED信号确保最小死亡时间是零，但它不能告诉设计师最大死区时间将是。最大死亡时间等于最大和最小传输延迟差异规范，如图27所示。HCPL-314J的最大死区时间为1 s（＝0.5 s）。-（-0.5微秒）超过工作温度范围-40°C至100°C。注意，用于计算PDD的传播延迟在相同的温度下取死区时间并进行测试考虑中的光耦合器后的条件通常安装在彼此接近的地方。正在切换相同的igbt。

PDD=传播延迟差

注：对于死区时间和PDD计算，所有传播在相同的温度和试验条件下进行延迟试验。

负载最小化温度耦合延迟输入

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