Toshiba推出具有增強安全功能的SiC MOSFET閘極驅動光電耦合器，適用於工業設備
2025年03月06日
東芝電子元件及儲存裝置株式會社
日本川崎-東芝電子元件及儲存裝置株式會社（「東芝」）推出了一款閘極驅動光電耦合器「TLP5814H」，其輸出為+6.8A/-4.8A，採用小型SO8L封裝，並內建主動式Miller箝位功能，以驅動碳化矽(SiC) MOSFET。該產品自今日起開始量產出貨。
在變頻器等串聯使用MOSFET或IGBT的電路中，下橋臂[2]關閉時，由於Miller電流[1]會產生閘極電壓，導致上下橋臂發生短路等故障[3]。為防止這種情況發生，常用的保護功能是在關閉時對閘極施加負電壓。
對於一些SiC MOSFET，其通常具有比矽(Si) MOSFET更高的電壓、更低的導通電阻和更快的開關特性，但無法在閘極和源極之間施加足夠的負電壓。在這種情況下，可以使用主動式Miller箝位電路將Miller電流從閘極流到地，從而無需施加負電壓即可防止短路。然而，有一些降低成本的設計可以降低IGBT關斷時施加到閘極的負電壓，在這些情況下，內建主動式Miller箝位的閘極驅動器是一種可以考慮的選擇。
新產品內建主動式Miller箝位電路，無需額外提供負電壓電源和外部主動式Miller箝位電路。這不僅為系統提供了安全功能，而且透過減少外部電路的數量促進了系統小型化。主動式Miller箝位電路的通道電阻為0.69Ω (典型值)，峰值箝位灌電流額定值為6.8A，適合用作對閘極電壓變化高度敏感的SiC MOSFET的閘極驅動器。
TLP5814H的額定工作溫度為-40至125°C，這是透過增強輸入側紅外線發光二極體的光輸出和最佳化光電偵測元件(光電二極體陣列)的設計來提高光耦合效率來實現的。這使其適用於需要嚴格熱管理的工業設備，例如光伏(PV)逆變器和不間斷電源(UPS)。其傳播延遲時間和傳播延遲偏差也在工作溫度額定範圍內指定。其封裝為小尺寸SO8L，5.85×10×2.1mm (典型值)，有助於提高系統板上零件佈局的彈性。此外，它的最小爬電距離為8.0毫米，可用於需要高絕緣性能的應用。
Toshiba將持續開發有助於增強工業設備安全功能的光電耦合器產品。
註：
[1] Miller電流：當高dv/dt電壓施加到MOSFET汲極和閘極之間或IGBT集極和閘極之間的電容時產生的電流。
[2] 下橋臂是使用功率元件(例如串聯到負電源(或接地)的逆變器)的電路從負載吸取電流的部分。上橋臂是將電流從電源供應到負載的部分。
[3] 上下橋臂短路：因雜訊引起的誤動作，或因開關時Miller電流所引起的功率元件誤動作，導致上下功率元件同時導通的現象。
應用領域
工業設備
- 光伏逆變器、UPS、工業逆變器、交流伺服驅動器等
| 適合TLP5814H的設備 | ||
| 碳化矽 MOSFET | 額定電壓超過300V的高壓Si MOSFET | IGBT |
| 優秀 | 良好 | 可接受 |
特點
- 內建主動式Miller箝位功能
- 峰值輸出電流額定值：IOP = +6.8A/-4.8A
- 高工作溫度額定值：Topr(最大值) =125°C
主要規格
(除非另有說明，操作溫度Ta =-40至125°C)
| 型號 | TLP5814H | |||
|---|---|---|---|---|
| 主動式Miller箝位功能 | 內建 | |||
| 封裝 | 名稱 | SO8L | ||
| 尺寸 (mm) | Typ. | 5.85×10×2.1 | ||
絕對 最大 額定值 |
操作溫度 Topr (°C) | -40 至 125 | ||
| 峰值輸出電流 IOPL/IOPH (A) | +6.8/-4.8 | |||
| 峰值箝位吸收電流 ICLAMP (A) | +6.8 | |||
建議 操作 條件 |
電源電壓 VCC (V) | 13 至 23 | ||
| 輸入通態電流 IF(ON) (mA) | 4.5 至 10 | |||
電氣 特性 |
高電平電源電流 ICCH (mA) | VCC–VEE=23V | 最大值 | 5.0 |
| 低電平電源電流 ICCL (mA) | ||||
| 最大值 | 5.0 | |||
| 閾值輸入電流 (L/H) IFLH (mA) | 最大值 | 3.0 | ||
| UVLO 閾值電壓 VUVLO＋ (V) | 最大值 | 13.2 | ||
開關 特性 |
傳播延遲時間 (L/H) tpLH (ns) | VCC=23V | 最大值 | 150 |
| 傳播延遲時間 (H/L) tpHL (ns) | VCC=23V | 最大值 | 130 | |
| 共模瞬變抗擾度 CMH, CML (kV/μs) | Ta=25°C | 最小值 | ±70 | |
隔離 特性 |
隔離電壓 BVS (Vrms) | Ta=25°C | 最小值 | 5000 |
| 樣品檢查與供應情況 |  |
|||
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