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メリットの多いキャパシティブ絶縁

先日こちらの記事 で、キャパシティブ絶縁の6つのメリットをご紹介いたしました。

  1. 経年劣化が小さく寿命が長い
  2. 絶縁破壊電界値が高い
  3. コモンモード過渡電圧(CMTI)が高い
  4. 伝播遅延時間が短いため、(立ち上がり時と立下り時の遅延時間がほぼ同じ
  5. 動作温度範囲が広い
  6. 絶縁部の構造が2チップ構成なので、破壊しても入出力がショートする可能性が低い


本記事では、このキャパシティブ絶縁を採用したTexas Instruments社(以降TI社)のIGBT ゲートドライバ ISO5452について解説します。

なお、キャパシティブ絶縁について、詳しく知りたい方は以下の記事をご覧ください。
キャパシティブ絶縁(容量性絶縁)はフォトカプラよりも優れている?

ISO5452の特長

Article header library 129521 pic01  1

ISO5452は、5.7kVRMS、IGBTおよびMOSFET用の強化絶縁ゲートドライバで、分割出力のOUTHとOUTLがあり、2.5Aのソース電流と5Aのシンク電流を供給できます。入力側は、単一の2.25V~5.5V電源で動作します。出力側は、最低15V、最高30Vの電源を供給できます。

本製品の大きな特長は以下の3点があります。

  1. 高い絶縁性能
  2. 伝搬遅延時間が短い
  3. 安全性および規制の認定

1. 高い絶縁性能

  • 高い同相過渡耐圧(CMTI)
    50kV/μs (Min)、100kV/μs(Typ)、(VCM = 1500V)
  • 比較トラッキング指数(CTI)
    CTIが>600Vのため、材料グループⅠ。各汚染度に対して沿面距離を小さくできます。

2. 伝搬遅延時間が短い

入力から出力への伝播遅延時間が短い上に、ばらつきも小さいため、より短いパルスが入力できます。これにより、ハイサイドとローサイドIGBTとデッドタイムの時間が短く出来、効率の向上が可能です。

  • 伝搬遅延:76ns (typ)、110ns (Max)

3. 安全性および規制の認定

本製品は、さまざまな安全規格準拠の認定を持っています。

  • 8000VPK VIOTMおよび1420VPK VIORMの、DIN VVDE V 0884-10 (VDE V 0884-10):2006-12準拠の強化絶縁
  • UL1577準拠で5700VRMSにおいて1分間の絶縁
  • CSA Component Acceptance Notice 5A、IEC60950-1、およびIEC60601-1最終機器標準

絶縁型ゲートドライバの評価モジュール

今回は、ISO5452以外にもキャパシティブ絶縁を採用した絶縁ゲートドライバをご紹介します。

ISO5852SEVM

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この評価モジュールは、ISO5852S強化絶縁ゲートドライバデバイスを特長としており、TO-247またはTO-220パッケージのいずれかに、実装済みの1-nF負荷またはユーザ実装IGBTを使用してデバイスのACおよびDC性能を評価できます。

ISO7842-EVM

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ISO7842-EVMでは、隔離されたシステムの迅速な開発と分析を目的とし、16ピンSOICパッケージのTIクワッドチャネルデジタルアイソレータの評価をサポートします。

UCC5320SCEVM-058

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UCC5320SCEVMは、モータ・ドライブや産業用電源に適したUCC53xxファミリのデバイスを評価するための製品です。デバイスによってスプリット出力、ミラークランプまたはUVLOに対するドライバ設定の柔軟性を持った評価ボードです。

また、 EVMには、最小の外付け部品でデバイスを評価するのに十分なテストポイントとジャンパオプションを備えています。

リファレンスデザイン

ここでは最終製品に応用できる"リファレンスデザイン"を3点紹介します。本リファレンスデザインは、TI社が無償で提供するものですので、是非利用いただければと思います。

絶縁 IGBT ゲートドライバ評価プラットフォーム、三相インバータ・システム用、リファレンス・デザイン 
http://www.tij.co.jp/tool/jp/TIDA-00195

絶縁型 GaN ドライバのリファレンス・デザイン
http://www.tij.co.jp/tool/jp/TIDA-00785

ソーラー・ストリング・インバータ向け、10kW、3 相、3 レベル、グリッド接続インバータのリファレンス・デザイン
http://www.tij.co.jp/tool/jp/TIDA-01606

製品概要

型  名ISO5452
特  長
  • 同相過渡耐圧 (CMTI):50kV/μs (最小値)、100kV/μs (標準値) (VCM = 1500V)
  • 分割出力により2.5Aのピーク・ソースおよび、5Aのピーク・シンク電流を供給
  • 短い伝搬遅延:76ns (標準値)、110ns (最大値)
  • 2Aのアクティブ・ミラー・クランプ
  • 出力短絡クランプ
  • 短絡時のソフト電源オフ (STO) 機能
  • 不飽和化検出時のフォルト・アラームはFLTにより通知され、RSTによりリセット
  • 入出力低電圧誤動作防止 (UVLO)、レディ(RDY)ピンによる標示付き
  • 低電源またはフローティング入力時のアクティブ出力プルダウンおよびデフォルトLOW出力
  • 入力電源電圧:2.25V~5.5V
  • 出力ドライバ供給電圧:15V~30V
  • CMOS互換の入力



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ISO7842-EVM
UCC5320SCEVM-058

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ISO7842-EVM
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絶縁型ゲート・ドライバ 概要