GERA015 Application note

GERA015 October 2023 AMC23C11 , UCC23513

3.2.2 Konfigurieren des V_CE(DESAT)-Schwellenwerts und des DESAT-Bias-Strom

Mit den Widerständen R9 bis R14 können der V_CE(DESAT)-Schwellenwert und der DESAT-BIAS-Strom i_BIAS(DESAT) angepasst werden. Die folgenden Gleichungen sind für eine schnelle Schätzung ihrer Werte für verschiedene DESAT-Schwellenwerte und DESAT-Bias-Stromkonfigurationen vereinfacht.

Der isolierte Komparator AMC23C11 verfügt über eine Referenzspannung VREF, die durch eine interne 100 μA-Stromquelle und den externen Widerstand R9 eingestellt wird. Der Wert von R9 wird gemäß Gleichung 1 berechnet, um die VREF in diesem Design auf 1,5 V einzustellen. Hier werden 1,5 V gewählt, damit der AMC23C11 im Hochhysteresemodus betrieben werden kann^[1].

Gleichung 1.

R 9 = \frac{V R E F}{100 μ A} = 15 k Ω

R10 und R11 bestimmen den DESAT-Bias-Strom und werden gemäß Gleichung 2 berechnet:

Gleichung 2.

R 10 = R 11 = 2 \times \frac{V D D - V_{C E (D E S A T)} - V_{F W (D 1)} - R 12 \times i_{B I A S (D E S A T)}}{i_{B I A S (D E S A T)} + i_{R 13 R 14 (D E S A T)}}

Hier:

VDD ist die Versorgungsspannung des UCC23513, in diesem Fall 15 V für IGBT-Ansteuerung;
V_CE(DESAT) ist der gewünschte DESAT-Schwellenwert; 8 V ist bei diesem Design standardmäßig eingestellt;
V_FW(D1) ist die Durchlassspannung der Hochspannungsdiode D1; es wird eine Spannung von 0,5 V angenommen;
R12 wird als gängige Praxis auf 100 Ω festgelegt^[9];
i_{R13R14(DESAT)} ist der Strom durch R13 und R14. Auf 0,5 mA einstellen. Eine niedrigere Einstellung kann die Störfestigkeit verringern.
i_BIAS(DESAT) ist der DESAT-Bias-Strom, wenn V_CE(DESAT) des IGBTs V_CE erreicht. In diesem Design auf 5,5 mA einstellen.

Daher konnten R10 und R11 für dieses Design bei 2 kΩ berechnet werden.

Die Nennleistung von R10 und R11 muss für den normalen IGBT-Betrieb gewählt werden, bei dem die V_CE(DESAT) deutlich geringer ist. Bei einer Annahme von R12 << R10 betragen die vereinfachten maximalen Leistungsverluste per Gleichung 3:

Gleichung 3.

P_{R 10, M A X} = P_{R 11, M A X} = \frac{{(V D D - V_{F W (D 1)} - R 12 \times i_{B I A S (D E S A T)} - V_{C E (S A T)})}^{2}}{R 10} \times {P W M}_{D U T Y, M A X}

Mit den Standardeinstellungen in Tabelle 3-1 und einem typischen V_CE(SAT) von 1,5 V beträgt die maximale Verlustleistung von P_R10(MAX) und P_R11(MAX) etwa 69,8 mW sogar bei 1000 % PWM-Tastverhältnis.

R13 und R14 werden per Gleichung 4 und Gleichung 5 berechnet:

Gleichung 4.

R 13 = \frac{V R E F}{i_{R 13 R 14 (D E S A T)}}

Gleichung 5.

R 14 = \frac{V D D - (i_{B I A S (D E S A T)} + i_{R 13 R 14 (D E S A T)}) \times R 10 \div 2}{i_{R 13 R 14 (D E S A T)}} - R 13

Durch die Anwendung der Parameterwerte erhalten wir R13 von 3 kΩ und R14 von 15 kΩ.

3.2.2 Konfigurieren des VCE(DESAT)-Schwellenwerts und des DESAT-Bias-Strom

3.2.2 Konfigurieren des V_CE(DESAT)-Schwellenwerts und des DESAT-Bias-Strom