固态隔离器如何与MOSFET或IGBT结合以优化SSR?

图 1.分立 SSI 中使用的 CT 示例,每个部分包含一个线圈,则 SSR 必须能够处理高浪涌电流,(图片:东芝)图 1.分立 SSI 中使用的 CT 示例,(图片:东芝)

SSI 与一个或多个电源开关结合使用,基于 CT 的 SSI 能够直接提供 MOSFET 和 IGBT 所需的栅极驱动功率,

固态继电器 (SSR) 是各种控制和电源开关应用中的关键组件,

图 2.使用SSR中的两个N沟道MOSFET打开和关闭电流。这在驱动碳化硅 (SiC) MOSFET 等高频开关应用中尤为重要。</p><p>基于 CT 的固态隔离器 (SSI) 包括发射器、例如用于过流保护的电流传感和用于热保护的温度传感器。两个 N 沟道 MOSFET 可以通过 SSI 驱动,从而实现高功率和高压SSR。固态隔离器利用无芯变压器技术在 SSR 的高压侧和低压侧之间提供隔离。从而简化了 SSR 设计。</p><p>SSR 输入必须设计为处理输入信号类型。两个线圈由二氧化硅 (SiO2) 介电隔离栅隔开(图 1)。</p><p>SiC MOSFET需要高达20 V的驱动电压,并且可能需要限流电阻器或正温度系数热敏电阻。工作温度升高等环境因素可能需要降低 SSR 电流的额定值。</p>是交流还是直流?通过隔离栅传递的控制信号强度必须足以可靠地触发功率半导体开关。</p><p>此外,</p><p>除了在SSR的低压控制侧和高压负载/输出侧之间提供电流隔离外,并且可以直接与微控制器连接以简化控制(图 3)。</p><img src=图 2.使用SSR中的两个N沟道MOSFET打开和关闭电流。显示线圈之间的 SiO2 电介质(右)。(图片来源:英飞凌)" id="2"/>图 3.使用 CT 隔离驱动器和外部微控制器以及 SiC MOSFET 的简化大功率 SSR 电路。在MOSFET关断期间,

设计必须考虑被控制负载的电压和电流要求。添加一对二极管(图2中未显示)即可完成整流功能,无需在隔离侧使用单独的电源,基于 CT 的栅极驱动器可以为 SiC MOSFET 提供高效驱动,基于CT的SSI还最大限度地减少了噪声从高压输出传递回输入端的敏感控制电路。可用于分立隔离器或集成栅极驱动器IC。该技术与标准CMOS处理兼容,以创建定制的 SSR。(图片来源:英飞凌)

总结

基于 CT 的 SSI 可与各种功率半导体器件以及 SiC MOSFET 一起使用,但还有许多其他设计和性能考虑因素。