知识充电站－选用隔离器件开发大功率逆变器的关键考量？

SiliconLabs 2021-03-11 00:00

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从选用电源开关的类型到印刷电路板（ PCB）的布局，许多设计决策都会影响大功率逆变器设计的稳健性。因此， Silicon Labs工程专家特别介绍设计大功率逆变器系统时需要考虑的关键问题，以及理想的解决方案－ Si828x隔离栅极驱动器，并解释了它们如何有利于大功率设计。以下整理了设计大功率逆变器时的一些要点。

评估电源开关类型

首先要做的一个决定是使用的电源开关的类型。电源开关具有独特的功能和要求，如电压限制、温度范围和工作频率，这将驱动大功率逆变器的许多设计决策，包括使用哪种类型的栅极驱动器。四种主要的电源开关是：

Silicon MOSFET
绝缘栅双极型晶体管 (IGBT)
碳化硅（ SiC）
氮化镓（ GaN）

考虑工作电压的要求

工作电压是另一个需要考虑的因素。设计人员必须评估系统在正常条件下暴露的最大电压，并确保栅极驱动器和电源开关能够满足这些电源要求。对于栅极驱动器，工作电压额定值将超过最大预期峰值电压。对于开关，经验法则是最大预期电压应小于设备系列额定电压的 80%。

栅极驱动器和电源开关有关键的保护需求，必须在设计中解决。例如，欠压问题会产生热量和效率损失。过电压会导致开关损坏。幸运的是，这些问题可以通过一些解决方案来缓解，比如去饱和检测、使用 Miller效应来防止开关寄生接通，以及仔细的 PCB布局技术。

应用程序与 PCB 布局

还需要考虑应用程序的依赖关系。例如，一个稳定的，大功率的应用，如稳定运行的工业电机逆变器，可能不需要太多的保护。相反，动态应用，如电动汽车牵引逆变器，可能需要广泛的系统保护。 PCB板布局也是设计电力电子电路时要考虑的重要因素，因为它决定了电力电路的性能、效率和可靠性。精心规划的 PCB布局可以减少寄生电感和电容，提高可靠性和效率。

最后要考虑的是如何为半桥装置的二次侧供电。这项任务可以谨慎地完成，也可以综合地完成。当你设计你的大功率逆变器时，寻找适合你的系统应用所需工作电压的电源开关技术和栅极驱动器。考虑关键的保护需求，并选择能提供相应解决方案的门驱动程序。

适用于大功率逆变器的理想方案－ Si828x 隔离栅极驱动器

Silicon Labs提供 Si828x隔离栅级驱动器系列解决方案，特别适用于驱动各种转换器和电机控制应用中的 IGBT和碳化硅 (SiC)设备。 Si828x设备是隔离式、高电流汽车栅极驱动器，带集成式系统安全和反馈功能。基于我们的专有硅隔离技术，驱动程序支持高达 5.0kV RMS 并能承受每 UL1577 的电压，与其他隔离栅极驱动器技术相比，其可获得更高性能，更低的由温度和老化引起的变化，更紧密的零件匹配度，以及出色的共模抑制性能。

Si8285是 Si828x系列中的全功能产品 (去饱和检测、 Millerclamp等 )，以及行业领先的 125kV/us抗噪能力。我们还提供还有一个强大的参考电路，可以根据您使用的电源开关类型调整各种参数。探索 Si828x隔离栅级驱动器的技术文档： https://cn.silabs.com/isolation/isolated-gate-drivers/si828x-isolated-gate-drivers

除了 Si828x系列，我们也具备其他适用于逆变器的广泛隔离栅极驱动器产品系列，可以满足开发人员从功率、鲁棒性到灵活性的各种产品设计考量。探索更多隔离产品信息： https://cn.silabs.com/isolation/isolated-gate-drivers

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