TIDA-00181

Fuente de alimentación de inserción-extracción con 4 salidas de accionamiento de puerta IGBT aislado

TIDA-00181

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Información general

This reference design provides isolated positive and negative voltage rails required for Insulated Gate Bipolar Transistor (IGBT) gate drivers from a single 24-volt DC input supply. IGBTs are used in three phase inverters for variable-frequency drives to control the speed of AC motors. This reference design uses a push-pull isolated control topology and provides isolation compliant to IEC61800-5 and is intended to operate from a pre-regulated 24Vdc input.

With a regulated (within 5%) input source, a simple open-loop, free-running oscillator can be implemented with a push-pull PWM controller. This topology is essentially a forward converter with two primary windings used to create a dual-drive winding. This fully utilizes the transformer core's magnetizing current more efficiently than flyback or the forward topologies. Another advantage this configuration has over flyback and forward configurations is that the supply output can be scaled up for higher power drives.

This reference design also takes advantage of another benefit of the push pull topology in that multiple transformers can be controlled in parallel from a single controller to generate all the isolated voltage rails required for 3-phase IGBT inverters.

Lastly, larger IGBTs for higher power drives sometimes require more gate drive current than what is provided by a typical IGBT gate driver, for which designers often use additional transistors for gate current boosting. This reference design provides +16V on the positive outputs and -8V on the negative outputs to compensate for the added voltage drop in those transistors.

Funciones
  • Supports 6 IGBT Gate Drivers for 3 arms of inverter (Each arm in half-bridge configuration)
  • Push-pull topology enables parallel transformer stages from a single controller for 3-phase power
  • Operates with pre-regulated 24V input
  • Two reinforced isolated, low-ripple (<200mV) outputs for each IGBT: +16V (x2) & -8V (x2)
  • Output power: 2W per IGBT and scalable to support higher power IGBTs   
  • Option to shut down the power supply to facilitate Safe Torque Off (STO) feature
  • Output capacitors rated to support up to 6A peak gate drive current
  • Designed to meet IEC61800-5
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Se desarrolló una placa completamente integrada únicamente para pruebas y validación de rendimiento y no está disponible para la venta.

Archivos de diseño y productos

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Descripción general del diseño de referencia y datos de las pruebas de rendimiento verificadas

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Descripción detallada del diseño para la instalación de componentes

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Lista completa de componentes de diseño, designadores de referencia y números de fabricantes/piezas

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Archivos para modelos 3D o dibujos 2D de componentes de IC

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Diagrama esquemático detallado del diseño y los componentes

Productos

Incluye productos de TI en el diseño y posibles alternativas.

Reguladores lineales y de baja salida (LDO)

TPS7A30Regulador de tensión de caída baja ajustable de 200 mA, ruido bajo, PSRR alto y negativo, con activa

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Interruptores de carga

TPS27082LInterruptor de carga de 8 V, 3 A, 44 mΩ, con tiempo de elevación ajustable e histéresis

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Controladores CA/CC y CC/CC (FET externo)

LM5030Controlador PWM con modo de corriente de inserción-extracción de 100 V

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Semiconductores

LP2954ARegulador de voltaje de 250 mA, 30 V, de baja caída y alta precisión

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Documentación técnica

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Tipo Título Descargar la versión más reciente en inglés Fecha
* Guía de diseño Isolated IGBT Gate-Drive Push-Pull Power Supply With 4 Outputs (Rev. A) 20/06/2016
Informe Power Electronics in Motor Drives: Where is it? (Rev. A) 1/10/2019
Nota sobre la aplicación Analysis of Power Supply Topologies for IGBT Gate Drivers in Industrial Drives 6/07/2015
Nota sobre la aplicación Is Your IGBT Gate-Driver Power Supply Optimized 12/03/2015

Recursos de diseño

Diseños de referencia

Diseño de referencia
TIDA-00182 Diseño de referencia de fuente de alimentación de retorno de accionamiento de puerta IGBT aislada re TIDA-00199 Diseño de referencia de fuente de alimentación de Fly-Buck de accionamiento de puerta IGBT aislada d

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