TIDA-00181
絶縁型 IGBT ゲート ドライバ用プッシュ プル電源、4 出力付き
TIDA-00181
概要
このリファレンス デザインは、24V の単一 DC 入力電圧を受け入れ、IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor、絶縁型ゲート バイポーラ トランジスタ）ゲート ドライバで必要とされる、正と負の絶縁型電圧レールを供給します。IGBT は、AC モーターの速度を制御する可変周波数ドライブ用三相インバータで使用されます。このリファレンス デザインでは、プッシュプル絶縁型制御トポロジを使用して、IEC61800-5 に準拠する絶縁を実現するとともに、事前安定化された 24Vdc 入力を受け入れて動作することを想定しています。
入力電源が ±5% 以内で安定化されている場合、プッシュプル PWM コントローラを使用して、シンプルな開くループの自励発振回路を実装できます。このトポロジは本質的には、デュアル駆動巻線を形成するために使用される 2 個の 1 次側巻線を採用したフォワード コンバータと言えます。このトポロジでは、フライバック トポロジやフォワード トポロジに比べて、トランスの鉄芯に流れる磁化電流をより効率的に最大限活用します。この構成は、フライバック方式やフォワード方式と比較して、電源出力をより高出力のドライブ向けに容易に拡張できるという利点があります。
このリファレンス デザインでは、単一のコントローラから、並列に配置された複数のトランスを制御できるというプッシュプル トポロジのもう 1 つの利点も活用して、三相 IGBT インバータで必要とされる絶縁型電圧レールすべてを生成しています。
最後に、大電力で駆動を実行する大規模 IGBT は、典型的な IGBT ゲート ドライバで供給できる値より大きいゲート ドライブ電流を必要とすることがあります。そのような状況では、設計者は多くの場合、追加のトランジスタを使用してゲート電流を大きくします。このリファレンス デザインでは、正の出力で +16V、負の出力で -8V を供給し、そのようなトランジスタによる追加の電圧降下を補償できるようにしています。
特長
- インバータの 3 個のアーム（半導体スイッチ）に対応する 6 個の IGBT ゲート ドライバをサポート（ハーフ ブリッジ構成内に各アームを配置）
- プッシュプル トポロジにより、三相の電力を供給するために並列に配置したトランス段を単一のコントローラから制御
- 事前安定化された 24V 入力で動作
- 各 IGBT 向けに、二系統の強化絶縁、低リップル (200mV 未満) 出力を提供：+16V (x2) & -8V (x2)
- 出力電力：IGBT 一個あたり 2W で、より高出力の IGBT にも対応可能
- セーフ トルク オフ（STO）機能を実現する目的で、電源をシャットダウンするためのオプション
- 出力コンデンサは、最大 6A のピーク ゲート ドライブ電流をサポートする定格
- IEC61800-5 に適合するよう設計
組み立てられたボードは、テストと性能検証のみの目的で開発されたものであり、販売していません。
設計ファイルと製品
設計ファイル
すぐに使用できるシステム ファイルをダウンロードすると、設計プロセスを迅速化できます。
設計に使用したコンポーネント、参照指定子、メーカー名や型番などを記入した詳細なリスト
製品
設計や代替製品候補に TI 製品を含めます。
技術資料
| 上位の文書 | タイプ | タイトル | フォーマットオプション | 最新の英語版をダウンロード | 日付 | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| * | 設計ガイド | Isolated IGBT Gate-Drive Push-Pull Power Supply With 4 Outputs (Rev. A) | 2016/06/20 | |||
| ホワイト・ペーパー | Power Electronics in Motor Drives: Where is it? (Rev. A) | 2019/10/01 | ||||
| アプリケーション・ノート | IGBTゲート・ドライバの電源は最適化されていますか？ | 英語版 | 2016/04/08 | |||
| アプリケーション・ノート | 産業用ドライブにおけるIGBTゲート・ドライバ用電源トポロジの分析 | 英語版 | 2016/02/17 |