CMTI参数对于隔离驱动器选型的重要性

什么是CMTI

CMTI,Common mode transient immunity,是隔离产品(包括iCoupler digital isolators 和optocouplers)最重要的指标之一。 CMTI共模瞬变抗扰度,指是指瞬态穿过隔离层以破坏驱动器输出状态所需的最低上升或下降dV/dt(kV/µs or V/ns),如图:

图1. CMTI定义

CMTI分为静态和动态。静态是指把输入引脚连逻辑高电平或者低电平,然后模拟施加共模瞬变,理论上在CMTI规格以内的冲击都无法改变输出状态。UL and VDE 0884-11 并没有要求强制通过动态CMTI的测试,和静态CMTI的要求一样,动态CMTI的冲击下,输出也应当保持正常,如果CMTI的能力不够强, 会出现类似missing pulse, excessive propagation delay, high or low error 或者 output latch的错误, 如下图:

图2. 错误类型

CMTI在应用中的意义

在应用中,这种瞬态通常是由开关节点上的高 DV/DT 引起的。如图以光伏逆变器系统为例,隔离驱动器有一侧的地是悬浮的并且快速切换的。这里CMTI是一个关键指标,如果CMTI能力不够,可能会导致输出错误,可能会出现电路短路,影响系统安全。对其他应用比如电机驱动器,变频器也是如此。

图3. 典型光伏逆变器系统

那么应该怎么挑选CMTI参数呢?为了减少开关损耗而缩短上升下降时间,对CMTI的要求会变高。另外为了提高功率密度,节省成本,很多新的平台会考虑提高开关频率,甚至采用SiC或GaN,这同样会带来CMTI需求的变大。另外,实验证明, 具有高CMTI的器件在干扰大的环境中, EMC/EMI的性能会更好。比如一个1500V的变频器,64kHz的开关频率,50-ns的上升/下降时间需要最少30-V/ns的CMTI, 建议选择40V/ns以上。

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http://www.ti.com/product/UCC21520

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相关资料:

Common Mode Transient Immunity (CMTI) for UCC2122x Isolated Gate Drivers

Mastering the Isolated Gate Driver Robustness – A Deep Dive of CMTI | TI.com Video

High-voltage reinforced isolation: Definitions and test methodologies

Digital Isolator Design Guide.