AVAGO ACPL-P343/W343: transoptory do sterowania tranzystorów IGBT oraz MOSFET

Artykuły

14.11.2012

AVAGO ACPL-P343/W343: transoptory do sterowania tranzystorów IGBT oraz MOSFET

Do regulacji mocy silników elektrycznych są bardzo często stosowane tranzystory IGBT lub MOSFET. Współcześnie projektowanym sterownikom stawiane jest wymaganie, by obwody wejściowe były całkowicie odizolowane elektrycznie od obwodów wyjściowych. Stosowane są więc transoptory opracowane do sterowania bramkami tranzystorów IGBT lub MOSFET. Elementami takimi są na przykład ACPL-P343 i ACPL-W343 produkowane przez Avago.

Transoptory ACPL-P343/W343 zawierają końcówkę mocy bezpośrednio sterującą bramkami tranzystorów IGBT lub MOSFET, które są wykorzystywane do regulacji mocy silników elektrycznych. Wymagane jest odpowiednio wysokie napięcie pracy i prąd wyjściowy transoptorów, które gwarantują szybkie przeładowanie pojemności pasożytniczych w obszarze bramek tranzystorów. Wymagane warunki spełniają transoptory ACPL-P343/W343, zawierające pojedynczy kanał sterowania. Obwód wejściowy transoptora tworzy dioda LED wykonana w technologii AlGaAs. Stopień końcowy pracuje w zakresie rail-to-rail, co pozwala maksymalnie wykorzystać napięcie zasilające. Transoptor ACPL-W343 charakteryzuje się roboczym napięciem izolacji równym 1140 V_peak (U_IORM), natomiast szybkość zmian napięcia wspólnego rzędu 1,5 kV może osiągać wartość 35 kV/µs.

Schemat funkcjonalny transoptorów przedstawiono na rys. 1, ich działanie opisuje tablica prawdy (tab. 1), natomiast najważniejsze cechy transoptorów ACPL-P343/W343 zawarto w ramce.

Rys. 1. Schemat blokowy transoptorów ACPL-P343/W343

Tab. 1. Tablica prawdy transoptorów ACPL-P343/W343

LED	V_CC-V_EE „zbocze dodatnie” (np. włączenie)	V_CC-V_EE „zbocze ujemne” (np. wyłączenie)	V₀
OFF	0…30 V	0…30 V	LOW
ON	0…12,1 V	0…11,1 V	LOW
ON	12,1…13,5 V	11,1…12,4 V	TRASITION
ON	13,5…30 V	12,4…30 V	HIGH

Najważniejsze cechy transoptorów ACPL-P343/W343:

maksymalny prąd wyjściowy: 4 A,
minimalny prąd wyjściowy: 3 A,
maksymalny czas propagacji: 200 ns,
maksymalny różnicowy czas propagacji: 100 ns,
prądowe sterowanie diody LED z histerezą,
minimalny CMR dla V_CM=1500 V: 35 kV/µs,
maksymalny prąd zasilający: I_CC=3,0 mA,
zabezpieczenie nadnapięciowe (Under Voltage Lock-Out – UVLO) z histerezą,
zakres napięcia zasilającego: 15…30 V,
zakres temperatury pracy: -40…105°C,
normy bezpieczeństwa:
- UL Recognized 3750/5000 V_RMS for 1 min.
- CSA
- IEC/EN/DIN EN 60747-5-2 VIORM = 891/1140 V_peak

Opracowany dla opisywanych transoptorów zestaw ewaluacyjny ACPL-P343/W343 Gate Drive zawiera dwa kompletne kanały driverów tranzystorów IGBT zapewniające pełną separację elektryczną. W każdym kanale zastosowano jeden transoptor. Płytka została zaprojektowana tak, by przy jej użyciu można było zrealizować sterowanie silnikiem w układzie półmostka. Dwa transoptory obsługują więc zarówno górną, jak i dolną jego gałąź. Zestaw może być wykorzystany jako driver dla silników jedno- oraz trójfazowych, przy czym w drugim przypadku dla pełnego sterownika będą potrzebne 3 płytki (fot. 2).

Fot. 2. Widok płytki zestawu ACPL-P343/W343 Gate Drive

Autor: Jarosław Doliński

Jarosław Doliński jest absolwentem Wydziału Elektroniki na Politechnice Warszawskiej. Pracował w Przemysłowymi Instytucie Telekomunikacji oraz Instytucie Fizyki Plazmy i Laserowej Mikrosyntezy, gdzie zajmował się konstruowaniem urządzeń transmisji danych. Współpracował z Zakładem Urządzeń Teatralnych m.in. w zakresie konstrukcji interkomów teatralnych i urządzeń dla inspicjentów. Brał także udział w pracach projektowych rejestratorów urządzeń wiertniczych i elektroniki montowanej na żurawiach mobilnych. Obecnie prowadzi firmę zajmująca się konstruowaniem i produkcją urządzeń elektronicznych dla rehabilitacji i wspomagania treningu sportowego. Jest autorem czterech książek poświęconych elektronice i mikrokontrolerom, współpracuje ponadto z miesięcznikami „Elektronika Praktyczna”, „Elektronik” oraz „Świat Radio”.