推荐新品#1 Broadcom 15 mm宽ACNT光电耦合器,适用于高压应用

博通 ACNT光电耦合器系列提供15毫米爬电距离和14.2 mm的空隙用于高压隔离的应用。这些光电耦合器采用紧凑型拉伸表面贴装SO-8封装,提供2,262 V PEAK工作绝缘电压和12,000 V PEAK瞬态过电压。ACNT光电耦合器包括全面的产品类型,以满足不同的电流隔离要求和功能。它们是ACNT-H343栅极驱动光电耦合器,ACNT-H61L低功耗10 MBd数字光电耦合器,用于电流感应的ACNT-H790 / H79A / H79B高线性度隔离放大器,ACNT-H870 / H87A / H87B电压检测和ACNT-H50L / H511低速模拟光耦合器。在将DC-AC电源转换为负载(电机)的三相逆变器示例中,图1突出显示了每种ACNT光耦产品类型的各种隔离位置和用途。ACNT光电耦合器可靠且易于使用。


图1:ACNT光电耦合器,用于逆变器中的各种隔离需求。(图片来源:Broadcom Limited)

高压趋势和要求

在可再生(太阳能或风能)电力,牵引和医疗保健系统的细分市场中,存在更高的DC总线电压或高瞬态电压抗扰度要求的趋势。新的太阳能/ PV系统已经采用1500 V DC从1000伏DC。此升级具有更高能效和更低成本的优势。
这两个好处的一个促成因素是能够形成每串更多的PV块(更长的PV阵列串)。组合箱将输入功率合并为一个主进料。随着更多和更少数量的光伏电池串,对组合箱的需求下降。较高的输入直流电压也会降低线(铜)功率损耗。总的来说,与1000 V或更低直流电压系统相比,1500 V系统的光伏组串和逆变器之间的连接较少。更高的功率密度和更少的设备也降低了劳动力维护成本。1500 V系统的一个挑战是电气安全和各种组件认证标准。控制模块和电源产品之间的隔离必须能够承受高电压(稳定和瞬态)和相关的爬电距离(图2)。Broadcom的15 mm宽ACNT光电耦合器能够满足这些要求。
图2:光伏发电系统 - 1500 V.(图像来源:Broadcom Limited)
在可再生能源领域的风能解决方案中,ACNT光耦合器在欧洲国家受到欢迎,作为国家级配电网更新计划的一部分,以用可再生资源取代核电厂。
图3显示了使用15 mm宽ACNT-H61L 10 MBd低功耗光耦合器的变频器隔离。这些组件隔离了低压控制和高压IGBT之间的控制和故障反馈信号。在电网的另一个子部分中,作为智能电网采用的一部分,低压或中压配电线路的计量变得更加先进。三相(> 400 V AC计量)需要更宽的爬电距离,以实现数据通信的安全和高压隔离。安全性在智能电网中也具有更高的重要性。低速模拟光耦ACNT-H50L的长期可靠性有助于保护隔离数据通信。

图3:可再生能源 - 风力解决方案的变频器。(图片来源:Broadcom Limited)
另一个高压应用示例是轻轨或单轨系统的牵引力控制。在这些系统中,ACNT光电耦合器用于1500 V的DC-DC转换。图4示出了具有1500 V DC总线电压的单轨电源转换器。隔离式高压控制接口有四个数字光电耦合器 - 用于隔离电压电平控制的两个电压检测隔离放大器和用于隔离I / O通信的低速模拟光电耦合器,为高可靠性和稳健性提供高压绝缘噪音环境。

图4:牵引应用中的电源转换器。(图片来源:Broadcom Limited)
在医疗系统中,4 个版本的医疗标准IEC 60601-1-2规定了接触和空气放电类型更高的ESD等级。该ESD抗扰度类型测试适用于患者与设备直接接触的感测电路(例如,血压,ECG)与患者监测设备的控制板之间。ACNT-H61L符合此修订要求,瞬态过电压为12,000 V AC。其宽的爬电距离和间隙允许更宽的隔离间隙并最大限度地减少电弧。

修订监管标准

在协调国际标准机构UL和IEC期间,产生了更严格的爬电距离和间隙要求。从2016年起,UL 508C(电力转换设备)转变为IEC 61800-5-1(可调速电力驱动系统)。需要更宽的爬电距离和新驱动器型号以保持相同的额定规格。例如,对于690 V AC额定值的加强绝缘,需要至少13.8 mm的爬电距离和间隙。
在医疗系统中,ACNT光电耦合器具有解决隔离栅所需的高ESD免疫放电瞬态过电压的优势。在患者监测应用中,ESD免疫类型测试适用于患者直接接触设备的感测电路(例如,血压,ECG)与设备的控制板之间。为了解决当今越来越多地在医院外使用的医疗设备的电磁干扰(EMI)威胁,新的第四版医疗电气设备标准IEC 60601-1-2提高了医疗测试期间的ESD免疫放电水平设备(图5)。用于患者监护设备的ACNT-H61L具有12,000 V PEAK的高瞬态过压额定值的优点,其15 mm宽的爬电距离和间隙允许更宽的隔离间隙,以最大限度地减少电弧放电。
图5:满足医疗系统中的高绝缘电压需求 - ACNT-H61L。(图片来源:Broadcom Limited)

Broadcom ACNT光耦合器

Broadcom光电耦合器具有出色的性能,可承受高压浪涌(1.2μs/50μs电压波形)。根据组件安全标准IEC 60747-5-5,Broadcom ACNT光电耦合器通过超过25 kV。通过标准是在小于5pC的局部放电时没有穿透或部分击穿固体绝缘。如图6所示,ACNT-H50L在非空气条件下进行测试,以消除高压浪涌时的电弧(参考TUV测试结果报告)。
图6:Broadcom光电耦合器符合IEC 60747-5-5的高压浪涌。(图片来源:Broadcom Limited)

综上所述

ACNT-H343是一款采用15 mm SSO-8封装的新发布的5 A栅极驱动光电耦合器,专为高压,空间受限的工业应用而设计,包括690 V AC电机驱动器和1500 V太阳能逆变器。ACNT-H343具有大于100 kV /μs的共模瞬变抗扰度(CMTI),可防止在嘈杂环境中错误的栅极驱动器故障。该器件具有最小的传播延迟,比上一代器件快三倍,后者可实现高频开关,从而提高驱动IGBT(绝缘栅双极晶体管)和SiC / GaN MOSFET的效率。
ACNT-H61L是一款10 MBd低功耗数字光电耦合器,LED驱动电流最低仅需4.5 mA,检测器IC 在工作温度范围内最大消耗2 mA I DD。检测器IC的输出是CMOS输出。内部法拉第屏蔽提供20 kV /μs的保证共模瞬变抗扰度。ACNT-H61L适用于高压或瞬态功率转换系统中的隔离逻辑接口通信和控制。
ACNT-H50L / H511是一款单通道1 MBd光电耦合器,具有开路集电极晶体管输出。通过减小基极 - 集电极电容,光电二极管偏置和输出晶体管集电极的单独连接将速度提高到传统光电晶体管的百倍。ACNT-H50L / H511适用于低速模拟,隔离故障或功率控制反馈等应用。
ACNT-H87B(±0.5%增益容差),ACNT-H87A(±1%增益容差)和ACNT-H870(±3%增益容差)电压传感器是专为电压感应设计的光隔离放大器。其2 V输入范围和高1GΩ输入阻抗满足电子功率转换器应用中的隔离电压检测要求。在典型的电压感测实现中,电阻分压器用于缩放DC链路电压以适应电压传感器的输入范围。在光隔离屏障的另一侧产生与输入电压成比例的差分输出电压。
ACNT-H79B(±0.5%增益容差),ACNT-H79A(±1%增益容差)和ACNT-H790(±3%增益容差)隔离放大器专为电子功率转换器应用中的电流和电压感应而设计。这些光电耦合器提供精确监控高噪声电机控制环境中电机电流所需的精度和稳定性,在各种类型的电机控制中提供更平稳的控制(减少“转矩波动”)。结合卓越的光耦合技术,ACNT-H79B / H79A / H790采用sigma-delta(Σ-Δ)模数转换调制,斩波稳定放大器和全差分电路拓扑结构,提供无与伦比的隔离模式噪声抑制,低偏移,高增益精度和稳定性。

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