東芝スマートゲートドライバーカプラー DESAT 検出回路設計ガイド

使用するときスマート ゲート ドライバー (SGD) カプラーVCE(sat)検出機能を活用するには、TLP5214A、TLP5214、TLP5212、TLP5222などの周辺回路を効果的に設計することが重要です。 DESAT 検出とも呼ばれる VCE(sat) 検出は、パワー半導体スイッチング デバイス (IGBT、Si- または SiC- MOSFET、GaN- FET など) で過電流が発生したときにコレクタまたはドレイン電圧の上昇を検出し、シャットダウン信号をトリガーしてデバイスを保護するように設計された保護メカニズムです。

設計プロセスにおいて、負荷インダクタンス、他相のスイッチングによって発生するノイズ、電磁誘導などの要因により、DESAT 検出回路で誤検出が発生する可能性があります。このような誤検出の可能性を減らすために、一連の設計上の推奨事項が提供されています。

DESAT 検出回路の設計では、パワーデバイスのコレクタ電圧またはドレイン電圧があらかじめ設定された VDESAT 値を超えると、SGD カプラはパワーデバイスの駆動を停止し、FAULT_N 端子からフォールト信号を出力します。たとえば、TLP5214A を使用して IGBT を駆動する場合、IGBT がオンになると (VOUT が High)、DESAT 端子は ICHG 電流を供給します。 CBLANK は RDESAT および DDESAT を通じて充電されますが、IGBT の飽和により、CBLANK は DESAT しきい値電圧 VDESAT まで充電されません。過電流により IGBT の VCE が上昇すると、CBLANK は充電を開始します。 DESAT 端子電圧が VDESAT を超えると、SGD カプラは IGBT の DESAT 状態を検出し、FAULT_N 信号を出力します。これを図 1.1 に示します。

ノイズの侵入経路の問題

パワーデバイスと SGD カプラー間の距離により、接続トレースにより電磁干渉 (EMI) が発生する可能性があります。多相インバータ アプリケーションでは、他の相からのスイッチングによって寄生容量を通じてノイズが発生し、DESAT の誤検出につながる可能性があります。したがって、DESAT 検出トレースを、PCB レイアウト中に高電流パルスが流れるトレースや電位変動の大きいノードに接続されたトレースに隣接して配線しないようにすることをお勧めします。{3}}さらに、RDESAT、DDESAT、CBLANK を SGD カプラーのできるだけ近くに配置すると、ローパス フィルタリング効果が最大化されます。-

DESAT 検出回路定数の決定
CBLANK と RDESAT の値、および DDESAT の選択方法に関するガイダンスが提供されます。必要なブランキング時間 (tBLANK) が 5 マイクロ秒に設定され、TLP5214A の標準 ICHG 値が 240 マイクロアンペアである場合、CBLANK は約 200 ピコファラッドになるように選択する必要があります。