东芝推出应用于工业设备的具备增强安全功能的SiC MOSFET栅极驱动光电耦合器
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东芝电子元件及存储装置株式会社（“东芝”）近日宣布，最新推出一款可用于驱动碳化硅（SiC）MOSFET的栅极驱动光电耦合器——“TLP5814H”。该器件具备＋6.8 A／–4.8 A的输出电流，采用小型SO8L封装并提供有源米勒钳位功能。今日开始支持批量供货。
本文引用地址：https://www.eepw.com.cn/article/202503/467712.htm
在逆变器等串联使用MOSFET或IGBT的电路中，当下桥臂[2]关闭时，米勒电流[1]可能会产生栅极电压，进而导致上桥臂和下桥臂[3]出现短路等故障。常见的保护措施有，在栅极关闭时，对栅极施加负电压。
对于部分SiC MOSFET而言，具有比硅（Si）MOSFET更高的电压、更低的导通电阻以及更快的开关特性，但栅极和源极之间可能无法施加足够的负电压。在这种情况下，有源米勒钳位电路的应用使米勒电流从栅极流向地，无需施加负电压即可防止短路。然而由于部分削减成本的设计，导致其在IGBT关断时减少用于栅极的负电压。而且在这种情况下，内建有源米勒钳位的栅极驱动器是可以考虑的选项。
TLP5814H内建有源米勒钳位电路，因此无需为负电压和外部有源米勒钳位电路提供额外的电源。这不仅为系统提供安全功能，而且还可通过减少外部电路来助力实现系统的最小化。有源米勒钳位电路的导通电阻典型值为0.69 Ω，峰值钳位灌电流额定值为6.8 A，因此非常适合作为SiC MOSFET的栅极驱动器，SiC MOSFET对栅极电压变化非常敏感。
TLP5814H通过增强输入端红外发射二极管的光输出并优化光电检测器件（光电二极管阵列）的设计实现了–40 °C至125 °C的额定工作温度，从而可提高光耦合效率。因此，面对严格热管理的工业设备，比如光伏（PV）逆变器和不间断电源（UPS）等是十分适合的。此外，其传输延迟时间和传输延迟偏差也规定在工作温度额定值范围内。其5.85 mm×10 mm×2.1 mm（典型值）的小型SO8L封装有助于提高系统电路板的部件布局灵活性。此外，它还支持8.0 mm的最小爬电距离，进而可将其用于需要高绝缘性能的应用。
未来东芝将继续开发光电耦合器产品，助力增强工业设备的安全功能。
■ 应用：
工业设备
- 光伏逆变器、UPS、工业逆变器以及AC伺服驱动等
TLP5814H的适用器件 | ||
SiC MOSFET | 额定电压超过300 V的高压Si MOSFET | IGBT |
优异 | 良好 | 适用 |
■ 特性：
- 内建有源米勒钳位功能
- 额定峰值输出电流：IOP＝＋6.8 A／–4.8 A
- 高工作温度额定值：Topr（最大值）＝125 °C
■ 主要规格：
（除非另有说明，否则Ta＝–40 °C至125 °C）
器件型号 | TLP5814H | |||
有源米勒钳位功能 | 内置 | |||
封装 | 名称 | SO8L | ||
尺寸（mm） | 典型值 | 5.85x10x2.1 | ||
绝对最大额定值 | 工作温度Topr（°C） | –40~125 | ||
峰值输出电流IOPL／IOPH（A） | ＋6.8／–4.8 | |||
峰值钳位灌电流ICLAMP（A） | ＋6.8 | |||
推荐工作条件 | 电源电压VCC（V） | 13~23 | ||
输入导通电流IF(ON)（mA） | 4.5~10 | |||
电气特征 | 高电平供电电流ICCH（mA） | VCC–VEE＝23 V | 最大值 | 5.0 |
低电平供电电流ICCL（mA） | 最大值 | 5.0 | ||
输入阈值电流（L/H）IFLH（mA） | 最大值 | 3.0 | ||
UVLO电压阈值VUVLO＋（V） | 最大值 | 13.2 | ||
开关特征 | 传输延迟时间（L/H）tpLH（ns） | VCC＝23 V | 最大值 | 150 |
传输延迟时间（H/L）tpHL（ns） | VCC＝23 V | 最大值 | 130 | |
共模瞬态抗扰度CMH、CML（kV/μs） | Ta＝25 °C | 最小值 | ±70 | |
| 隔离特征 | 隔离电压BVS（Vrms） | Ta＝25 °C | 最小值 | 5000 |
注：
[1] 米勒电流：当高dv/dt电压应用于MOSFET的漏极和栅极之间的电容或IGBT的集电极和栅极之间的电容时，产生的电流。
[2] 下桥臂是从使用电源器件的电路的负载中吸收电流的部件，例如串联至电源负极（或接地）的逆变器，而上桥臂则是从电源为负载提供电流的部件。
[3] 上桥臂和下桥臂短路：由于噪声引起的故障或开关过程中米勒电流引起的故障，上下电源器件同时接通的现象。
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