SASCO Information & News - ISI-Design

Application Briefs
HCPL - 316 J -
2.0 A Gate Drive Optokoppler -
Start - Sequenz
Der HCPL-316J ist ein
hochintegrierter Baustein
zur Leistungssteuerung,
der über alle für eine vollständige,
isolierte IGBT-
Ansteuerung nötigen Komponenten
verfügt.
Bild 1 zeigt den schematischen
Aufbau des HCPL-
316J. Die Ausgangsspannungen
V out und FAULT
werden durch das
Zusammenwirken von V in ,
der sogenannten UVLO
(Under-Voltage-Lockout-
Protection; Schutz gegen
Abschaltung bei
Unterspannung) und einem
erkannten IGBT Desat-Zustand
gesteuert. Wie aus
Bild 2 ersichtlich, kann der
HCPL-316J je nach
Verwendung der Eingänge
V in+ oder V in- als invertierend
oder nichtinvertierend
konfiguriert
werden.
Sobald UVLO inaktiv ist,
(V cc2 – V e > V UVLO ), darf Vout
ansteigen. Es ist wichtig,
dass die DESAT Funktion
aktiv ist, während der
HCPL-316J arbeitet. Um
sicherzustellen, dass
DESAT wirklich operativ ist,
wird auch UVLO benötigt.
Sobald V UVLO+ > 11,6 V ist,
bleibt DESAT operativ, bis
V UVLO- < 12,4 V ist. Daher
steuern die DESAT Erkennung
und die UVLO die
Ausgangsspannung. Gemeinsam
stellen sie den
Schutz des IGBTs sicher.
Entscheidend für die Systemsicherheit
und zur Vermeidung
sogenannter
Shoot-Through Zustände,
ist die Fähigkeit des Optokopplers,
die korrekte Ausgangsspannung
trotz störenderUmgebungseinflüsse
zu halten. CMR ist die
maximale Slew Rate (dv/dt)
der Gleichtaktspannung,
die dadurch aufrecht erhalten
werden kann, dass der
Ausgang auf dem richtigen
logischen Stand gehalten
wird. Ein Versagen der CMR
führt zu negativen oder positiven
Störimpulsen am
Ausgang. Dies kann dann
dazu führen, dass sich das
Bauteil fälschlicherweise
an- oder ausschaltet und
Figure 1
ein Shoot-Through Zustand
auftritt. Für den sicheren
Betrieb der Gates ist eine
hohe CMR Leistung unabdingbar.
Negativer Betrieb
des Gates mit zusätzlicher
HCPL - 316 J -
2.0 A Gate Drive optocoupler -
powering up sequence
The HCPL-316J is a highly
integrated power control
device that incorporates all
the necessary components
for a complete, isolated
IGBT gate drive circuit.
Figure 1 shows the schematics
of the HCPL-316J.
The output voltages V out
and FAULT of the
HCPL-316J are controlled
by the combination of V in ,
and the so-called Under-
Voltage-Lockout-Protection
(UVLO) and a detected
IGBT Desat condition. As
shown in figure 2, the
HCPL-316J can be configured
as inverting or noninverting
using the V in+ or
V in- inputs respectively.
Once UVLO is not active
(V cc2 – V e > V UVLO ), V out is
allowed to go high. A working
DESAT feature is important
during operation of
the HCPL-316J. UVLO is
also needed to ensure that
DESAT is functional. Once
V UVLO+ > 11.6 V, DESAT will
remain functional until
V UVLO- < 12.4 V. Thus,
DESAT detection and UVLO
control the output voltage
and work in conjunction to
ensure constant IGBT protection.
Critical for highest safety
and to avoid so-called
shoot-through conditions is
the optocoupler’s ability to
keep its output voltage at
the correct logical state despite
of disturbing external
influences. CMR is the
maximum slew rate (dv/dt)
of common mode voltage
which can be sustained
keeping the output at the
correct logical state. CMR
failure results in glitches on
the output as positive or
negative pulses. These glitches
possibly can cause
the power devices to turn
on or off falsely and cause a
shoot-through condition. A
high CMR performance is
essential for safe gate driving.
Negative gate driving
(additional supply voltage
required) also increases the
safety by keeping the gate
of the transistor firmly low.
To reach the operational
state, the optocoupler has
to be powered-up correctly.
During powering up and
down the UVLO feature becomes
active within the
specified area and keeps
the output voltage low.