Оптическая развязка является проверенной и надежной технологией для обеспечения изоляции между силовым IGBTи цепями управления, а кроме того, она позволяет снизить влияние синфазного шума (CMR) на управляющий сигнал и предотвратить ошибочное закрытие/открытие IGBT.
Для обеспечения работоспособности и сохранения целостности изоляционного барьера следует избегать возникновения на оптической развязке напряжения величиной, превышающей номинальное значение.
Оптическая развязка в компонентах Broadcom обеспечивает высокий уровень изоляции благодаря изоляционному барьеру, состоящему из трех слоев, общей толщиной, превосходящей аналогичный параметр у компонентов на основе других технологий.
Структура оптического изолятора
3 слоя изоляционного барьера представляют собой структуру
Кремний — Полиимиидная пленка — Кремний (рис. 1).
Полиимидная пленка создана специально для того, чтобы противостоять разрушающему воздействию частичного разряда, который может вызвать ионизацию и разрушение изоляционного материала. Уникальные свойства полиимида, заключающиеся в высокой электрической прочности и широком температурном диапазоне работы, позволяют применять его в компонентах для обеспечения изоляции в широком спектре приложений: от локомотивов и поездов до аэрокосмической техники.
Полиимидная пленка, используемая в компонентах Broadcom, имеет диэлектрическую прочность 300 кВ/мм и способна выдерживать температуры –200…+400 °C.
- Пример компонента c полиимиидной пленкой в качестве одного из слоев изоляции - это драйвер затвора с оптической развязкой ACPL-337J. Данный драйвер имеет толщину изолятора (distance through solid insulation, DTI) 0,5 мм с пиковым значением пробивного напряжения до 1414 В (VIORM = 1414 VPEAK) и соответствует стандартам безопасности IEC/EN/DIN EN 60747-5-5.
Драйвер ACPL-337J можно использовать в новых проектах на месте старых версий драйверов. Broadcom рекомендуют провести следующие обновления в дизайне.
Стандарт надежности
Стандарт IEC/EN/DIN EN60747-5-5 является промышленным стандартом, разработанным специально для компонентов с оптической изоляцией.
Документ регулирует температурные и механические требования компонентов, их стойкость к вибрационным воздействиям, влагозащищенность, стойкость к частичному разряду и перенапряжению, а также методики тестирования.
Международный стандарт безопасности IEC 60747-5-5 предназначен только для оптических изоляторов и не подходит для индуктивных или емкостных изоляторов.
Перед тестированием на частичный разряд, компоненты проходят испытания на соответствие требованиям безопасности входов и выходов микросхемы в течение 72 ч. Проверка на соответствие указанным нормативам позволяет удостовериться, что ток в контактах, рассеиваемая мощность и температура корпуса не превышают установленные пределы и не способны повлиять на целостность изоляционного барьера.
В следующей статье мы обсудим режимы отказа IGBT и методы тестирования.
По вопросам применения оптической изоляции в вашей системе вы можете обратиться к эксперту по силовой электронике EBV Elektronik Дмитрию Антонову