[参考译文] UCC21520：10kV

尊敬的 Martin：

感谢您提供更多信息。 这很有帮助。

限制在极高电压系统中使用 UCC21520 (或任何使用增强型隔离的 TI 栅极驱动器)的主要因素有三个：隔离栅两端的爬电距离、隔离栅上给定应力的击穿时间以及通道间电压的限制。

UCC21520的爬电距离仅超过8mm、由封装几何形状进行设置。 对于您计划使用的相当高的电压、驾驶员初级侧和次级侧之间存在电弧的严重危险。 污染等级、湿度、海拔、环境温度、大气成分、 在使用 UCC21520设计10kV 电路之前、应考虑外部保形涂层介电强度和其他相关因素。 我强烈建议采用保形涂层、铅成型或其他一些技术、以最大限度地提高封装表面的爬电距离。

UCC21520数据表的图1提供了 UCC21520增强型隔离电容器在给定施加应力下的寿命特征。 如果占空比保持在50%、且 IC 在0V 和-10kV 之间切换、则跨隔离栅施加的 RMS 电压将为5kV、并且具有一定余量的隔离栅的预期寿命大约为10^6秒或大约10-30天。 但是、如果 UCC21520打算在不进行开关的情况下在隔离栅上保持10kV 电压、则会将 IC 的预计寿命缩短到几秒。 除非 IC 正在开关、否则隔离栅两端的电势应尽可能靠近0V、以最大限度延长隔离栅的使用寿命。 如果无法实现、则应考虑其他隔离方法、例如光纤。

由于应用中的高电压和通道间的爬电减小、我不建议在此应用中在桥式或串联堆栈配置中使用 UCC21520。 如果需要桥或串联堆栈、请考虑使用单独的 UCC21520并联通道。

此致、

尊敬的 Martin：

对此表示歉意，对此进行了一些调查。 TI 不制造任何"简单"的光纤 IC、因为我们的产品目录中的大部分都是针对电信应用而设计的。 我知道还有其他几家公司(例如 Avago/Broadcom)制造了简单的发送器/接收器对、可以通过任意长度的光缆进行连接、并且具有良好的传播延迟特性。

光纤配置将遵循以下简化版原理图。 本质上、信号通过隔离栅进行传输、经过调节以生成方形驱动边沿、该边沿可用于为栅极驱动器 IC 供电。 偏置会很棘手、但栅极驱动器/光纤接收器的低开关频率和静态电流应使使用非传统的低功耗气隙电源设计(例如太阳能电池板和明亮的灯)成为可能。 根据您所需的正常运行时间、也可以选择使用电池。

我不知道任何半导体开关的额定电压均为10kV、导通或关断时间均小于1µs μ s。 开关电路可能需要由多个串联开关元件构成、并进行一些平衡、以确保没有任何单独器件超过其绝对最大额定值。 考虑到这一点、应注意将开关驱动源之间的延迟同步到几纳秒内。 光纤和栅极驱动器的路径长度应均衡。 应从相同的生产日期代码中选择栅极驱动器和光纤元件、以最大程度地减少零件间的差异。

因此、开关速度和稳定时间都由源阻抗和负载阻抗决定。 最小化负载电容将最大程度地提高脉冲边沿的 dv/dt。 更大限度地减小源极和负载电感将有助于更大限度地提高 di/dt、进而在给定的负载电容下更大限度地提高 dv/dt。 请注意、许多串联开关的寄生串联电感可能非常大、可能需要考虑额外并联开关、以将电感降低到可接受的水平。 稳定时间的控制更为复杂、但通常可以使用缓冲电路根据需要调整系统响应。

此致、