什么是便于逆变器应用中过流保护设计的栅极驱动器?
TLP5231是一款面向中高电流IGBT／MOSFET的预驱动器，内置过流保护和软关断功能，适用于工业逆变器和光伏功率调节系统。TLP5231还具有DESAT短路检测电路，通过监控IGBT集电极电压或MOSFET漏极电压实现过流保护。这种功能可用来检测过流并软关断IGBT／MOSFET栅极电压。这种软关断功能可防止因高边和低边功率器件短路而导致的致命过流。
此外，传统IGBT／MOSFET驱动光耦在 UVLO[注1]条件下只是停止工作，而TLP5231检测到UVLO时，将故障信号输出到原边，因此与传统的IGBT／MOSFET相比，它更支持作为预驱动器的设计。
TLP5231利用p沟道和n沟道互补的MOSFET作为缓冲器，控制中高电流MOSFET和IGBT栅极，仅在缓冲器MOSFET充电或放电时消耗电流，有助于降低功耗。通过改变外部互补MOSFET缓冲器的大小，即可为各种IGBT / MOSFET提供所需的栅极电流。TLP5231、MOSFET缓冲器以及IGBT／MOSFET可构成配置平台，用来满足各种系统功率需求，从而简化设计。
[注1]UVLO：欠压锁定
应用
- 工业逆变器与不间断电源 (UPS)
- 光伏电源调节系统
特性
- 简化死区时间设计
- 提高软关断设计灵活性
- 故障信号自动复位
1. 简化死区时间设计
TLP5231采用两条输出线路控制MOSFET Q1／Q2缓冲器，在Q1／Q2的ON／OFF 信号之间提供时间差（非重叠时间），以此确保Q1和Q2都关断的死区时间。这种双输出消除了死区时间设计的需要，并防止因同时导通而产生的开关损耗。这种死区时间设计对于双极晶体管的缓冲器配置是很困难的。
2. 提高软关断设计灵活性
异常情况下，TLP5231使用另一个MOSFET实现软关断。由于这个软关断MOSFET与MOSFET Q2缓冲器使用的不是同一导线（线路），因此提高了设计的灵活性，不影响正常关断操作。
3. 故障信号自动复位
控制高压功率器件的栅极电路噪声很大，DESAT监测经常误检。为了区分检测中异常导致的过流与噪声造成的误检，例如，有一种方法是在多次检测到故障信号时停止系统。这种情况下，如果从异常停止中恢复是自动复位型，则MCU不需要为每个故障信号发出复位信号。在计算出故障信号的具体数量后，系统可以自动停机，简化了操作。因此，设计者可以提高系统运行的稳定性。
应用信息
外部PMOS：p沟道MOSFET（用于电流缓冲器）
外部NMOS：n沟道MOSFET（用于电流缓冲器）
GMOS：n沟道MOSFET（用于软关断控制）
注：此应用电路示例仅供参考，设计人员应进行全面量产评估。此外，不得使用工业产权。
内部电路
新产品主要规格
（除非另有说明，@Ta＝-40至110°C）
器件型号 |
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|---|---|---|
绝对最大额定值 |
峰值高电平输出电流IOPH（A） |
-2.5 |
峰值低电平输出电流IOPL（A） |
+2.5 |
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电气特性 |
VOUTP高电平输出电流IOUTPH最大值（A） |
-1.0 |
VOUTP低电平输出电流IOUTPL最小值（A） |
1.0 |
|
VOUTN高电平输出电流IOUTNH最大值（A） |
-1.0 |
|
VOUTN低电平输出电流IOUTNL最小值（A） |
1.0 |
|
高电平供电电流（VCC2）ICC2H最大值（mA） |
10.2 |
|
低电平供电电流（VCC2）ICC2L最大值（mA） |
10.2 |
|
高电平供电电流（VEE）IEEH最小值（mA） |
-9.2 |
|
低电平供电电流（VEE）IEEL最小值（mA） |
-9.2 |
|
输入电流阈值（H/L）IFHL最大值（mA） |
3.5 |
|
推荐工作条件 |
总输出供电电压（VCC2-VEE）（V） |
21.5至30 |
负输出供电电压（VE-VEE）（V） |
-15至-6.5 |
|
正输出供电电压（VCC2-VE）（V） |
15至23.5 |
|
开关特性 |
传输延迟时间（L／H）tpLH（ns） |
100至300 |
传输延迟时间（H／L）tpHL（ns） |
100至300 |
|
传输延迟偏差tpsk（ns） |
-200至200 |
|
高电平共模瞬态抑制CMH最小值（kV/μs） |
±25 |
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低电平共模瞬态抑制CML最小值（kV/μs） |
±25 |
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保护功能 |
反馈 (故障）：检测到VCE(sat)或UVLO时激活（集电极开路输出)。 |
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隔离特性 （@Ta＝25°C） |
隔离电压BVS最小值（Vrms） |
5000 |
结构参数 |
电气间隙最小值（mm） |
8.0 |
爬电距离最小值（mm） |
8.0 |
|
绝缘厚度最小值（mm） |
0.4 |
|
[注] VE标准
※ 本文提及的公司名称，产品名称和服务名称可能是其各自公司的商标。