預(yù)驅(qū)動，高抗擾，光耦界的新型N95
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光耦，又被稱作“隔離器”，因其具有優(yōu)異的隔離保護(hù)機(jī)制，而被廣泛應(yīng)用于電子電路設(shè)計中。特別是一些專項(xiàng)的功率驅(qū)動電路設(shè)計當(dāng)中，光耦器件的隔離作用是至關(guān)重要的，它能防止干擾趨勢發(fā)展和故障進(jìn)一步擴(kuò)大，保證整個電路系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。
光耦器件可以說是用它自身的屬性很好地詮釋了什么叫“小材大用”，單從結(jié)構(gòu)組成上來講它僅由一個光控晶閘管耦合和一個紅外發(fā)光二極管組成，十分簡單。但它卻具有良好的電絕緣能力和抗干擾能力，這對電路的穩(wěn)定運(yùn)行極其重要。但是市面上的一些光耦器件存在著保護(hù)不及時、傳輸延遲較大的問題，從而影響控制精度。
TLP5231是東芝面向中大電流IGBT／MOSFET推出的一種預(yù)驅(qū)動光耦，該款光耦內(nèi)置多種功能，其中包括通過監(jiān)控集電極電壓來實(shí)現(xiàn)過流檢測，真正意義上起到了隔離保護(hù)的作用。
01全新的預(yù)驅(qū)動光耦
光耦內(nèi)部能集成緩沖器嗎？相信很多設(shè)計者都有相同的疑惑。
光耦的工作原理是流進(jìn)輸入端的電信號驅(qū)動發(fā)光二極管生成對應(yīng)波長的光信號，結(jié)合耦合器的光探測器再將其轉(zhuǎn)換成電信號，最后放大輸出，起到了輸入端與輸出端的隔離效果。在大功率光耦隔離電路中，接入放大輸出端的外圍IGBT或MOSFET器件往往都是需要中大電流進(jìn)行驅(qū)動的，光靠放大器來功率輸出是比較吃力的，而且效果非常差。而在TLP5231中，使用外部P溝道和N溝道互補(bǔ)的MOSFET作為緩沖器，來控制中大電流IGBT和MOSFET。并且通過改變外部互補(bǔ)MOSFET緩沖器的大小，TLP5231能夠?yàn)楦鞣NIGBT和MOSFET提供所需的柵極電流。
目前市場現(xiàn)有產(chǎn)品需要使用雙極型晶體管構(gòu)成的緩沖電路來實(shí)現(xiàn)電流放大，這會在工作中消耗基極電流。而TLP5231能夠使用外部互補(bǔ)MOSFET緩沖器，僅在緩沖器MOSFET的柵極充電或放電時消耗電流，有助于降低功耗。
02優(yōu)秀的器件特性
TLP5231是一個峰值電流為2.5A的雙輸出IGBT柵極預(yù)驅(qū)動光電耦合器，在-40℃至110℃的環(huán)境中能夠正常運(yùn)作，最大可接受閾值為3.5mA，并且可以將光耦傳輸延遲有效的控制在300ns內(nèi)。光耦的隔離電壓能夠達(dá)到5000Vrms以上，同時支持光耦安全保護(hù)機(jī)制，其正、負(fù)柵極電源側(cè)都支持欠壓關(guān)鎖保護(hù)。具備國際上UL，cUL，VDE，CQC認(rèn)證，安全可靠性不言而喻。
除此之外，TLP5231高超的設(shè)計工藝奠定了器件優(yōu)秀的工作特性。
其一，內(nèi)部集成一種新型高功率紅外發(fā)光二極管，它具有多量子阱（MQW）結(jié)構(gòu)，能夠減小光傳輸損耗，大大提升其使用壽命，增加產(chǎn)品的可靠性。
其二，器件本身也提供廣泛的光電耦合器組合，可在1mA的低輸入電流下工作。這是通過使用高功率LED來實(shí)現(xiàn)的。這些光耦合器可以直接由微控制器驅(qū)動，而不需要任何緩沖器，因此有助于降低系統(tǒng)功耗。
其三，產(chǎn)品的體積顯得非常的“小巧”，將光電耦合器放置在PCB背面可以減少安裝在頂部的部件數(shù)量，從而能夠縮小電路板的尺寸，提高設(shè)計的靈活性。
03獨(dú)特的保護(hù)機(jī)制
TLP5231具有獨(dú)特的開關(guān)特性，因此能夠很好地維持光耦系統(tǒng)的正常運(yùn)作。智能柵極驅(qū)動光電耦合器具有IGBT／功率MOSFET去飽和檢測，隔離故障狀態(tài)反饋，可配置的軟柵極關(guān)斷和欠壓鎖定功能。在檢測到VCE(sat)或UVLO（集電極開路輸出）時去激活反饋機(jī)制，當(dāng)監(jiān)控集電極電壓檢測到過流或UVLO時，故障信號會輸出到一次側(cè)，從而很好地判斷故障原因來自何處，便于進(jìn)一步的更正修復(fù)。同時也可以通過使用另一個外部N溝道MOSFET實(shí)現(xiàn)可配置柵極軟關(guān)斷時間，運(yùn)用可使用的內(nèi)部保護(hù)機(jī)制對系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)。
04廣泛的應(yīng)用場景
作為一款強(qiáng)大的預(yù)驅(qū)動光耦器件，也奠定了它在市場上有著不俗的應(yīng)用場景。TLP5231能夠應(yīng)用在很多的工業(yè)設(shè)備、汽車電子、清潔能源設(shè)備、辦公設(shè)備、家用電器和住房設(shè)備當(dāng)中。同時由于該光耦具備的傳輸時延低、輸出電流大、控制頻率高等優(yōu)秀特點(diǎn)，很好地彌補(bǔ)了IGBT和MOSFET的自身不足之處，因此常用于工業(yè)領(lǐng)域的交流電機(jī)和直流無刷電機(jī)控制器、工業(yè)逆變器與不間斷電源（UPS）、開關(guān)電源系統(tǒng)（SMPS）、光伏（PV）電源調(diào)節(jié)系統(tǒng)等大功率電路環(huán)境設(shè)計當(dāng)中。
東芝在光半導(dǎo)體器件研發(fā)設(shè)計中積累了豐富的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，并堅(jiān)持在技術(shù)設(shè)計上改進(jìn)和創(chuàng)新，讓光耦器件性能極具提升，其單向性光耦隔離電路在市場中擁有較高的參考和應(yīng)用價值。
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