淺談如何利用光耦合器提高PV逆變器的性能

　　圖3 光耦合器方塊圖

　　設定好電源開(kāi)啟的順序，可儘量減小等待光耦合器偏壓電源穩定所造成的影響。太陽(yáng)能逆變器通常有叁個(gè)電源，一個(gè)邏輯電源（3.3、5或10V）、光耦合器電源，以及一個(gè)高壓電源對MOSFET/IGBT供電。按照電源排列順序依次開(kāi)啟，首先邏輯電源，然后光耦合器電源，最后是MOSFET/IGBT電源。如此一來(lái)，有助于抵消穩定偏壓電源造成的影響。這樣的開(kāi)啟順序，亦滿(mǎn)足邏輯控制的上電復位（Power-on Reset）和隔離驅動(dòng)器電源的靴帶式（Boostrap）充電時(shí)間。

　　對于LED驅動(dòng)器，正向電流峰值IF《1A（1微秒（μs），300pps）。建議的工作電流是10？16毫安培（mA）。電流上升時(shí)間小于250奈秒（ns），這樣的特性可儘量降低傳輸延時(shí)，并減少輸出開(kāi)關(guān)抖動(dòng)。

　　高增益（23dB）、高功率輸出的光學(xué)放大器，需要一個(gè)超過(guò)直流範圍，高達40MHz的低阻抗電源；使用低ESR旁路電容和訊號地平面，可協(xié)助降低自發(fā)電源雜訊，并防止輸出上升和下降時(shí)間的消煺。

　　共模抑制為衡量雜訊指標

　　高頻瞬變?yōu)殡s訊的一種，可能會(huì )損壞光耦合器的隔離屏障的資料傳輸。CMR係對光耦合器抵御瞬變雜訊能力的衡量標準。CMR為衡量光耦合器性能的最重要指標之一，其他指標還有隔離等級和工作電壓等。

　　八接腳DIP共面（Coplanar）結構的光耦合器，可提供輸出電容高電介質(zhì)（Dielectric）絕緣和低輸入。八接腳DIP封裝允許大于8毫米（mm）的沿面和間隙距離及0.5mm絕緣距離，以實(shí)現可靠的高電壓絕緣。

　　因此，閘極驅動(dòng)器光耦合器解決方案，可提供更多的絕緣安全緩衝區，而電容性或電感式解決方案的絕緣距離不到0.1mm。如此一來(lái)，優(yōu)化安全并降低雜訊耦合。這裝置採用共面光學(xué)耦合技術(shù)，以阻擋由負載切換產(chǎn)生的電子雜訊所引起的干擾。而且還有一個(gè)特殊電光學(xué)遮罩，可降低開(kāi)關(guān)瞬態(tài)和光耦合器的主動(dòng)電路之間發(fā)生電容耦合的機率。

　　一般240V交流電源轉換器會(huì )產(chǎn)生800V開(kāi)關(guān)瞬態(tài)，以及大于6kV/μs的轉動(dòng)率。此大幅度的瞬態(tài)，會(huì )導致3mA峰值電流于輸入和輸出之間流動(dòng)（用于CIO只有0.5皮法（pF）的隔離設備時(shí)）。圖4顯示一則範例，一個(gè)電容耦合了耦合器的輸入和輸出之間的雜訊電流。

　　圖4 電流模式抑制LED「OFF」

　　共模瞬變具有負的電壓擺動(dòng)率，與耦合器的輸出接地（GND2）引用一樣；該瞬態(tài)可將耦合器的輸出牽引到輸出；包電容（Package Capacitance）即CIO，提供輸入和輸出之間的主要耦合阻抗；當LED關(guān)閉時(shí)，閘極的輸出為低狀態(tài)；如果有充裕的共模電流iCM從輸入端牽引到光學(xué)放大器，放大器則會(huì )開(kāi)啟。

　　雜訊電流iCM為極小，因為有特殊共模遮罩可阻擋電子遮罩變化造成的影響，該遮罩會(huì )最小化流入或流出光學(xué)放大器的耦合，將有效的共模耦合電容限制到小于50pF。如此一來(lái)，光耦合器能輕鬆抑制最大幅度為1.5kV放入正或負的共模瞬變，以及超過(guò)15kV/μs的轉動(dòng)率。

　　當通過(guò)LED，IF的控制電流等于10mA時(shí)，驅動(dòng)器輸出電流為高，源電流流向負載。正dv/dt會(huì )從放大器中牽引出電流，增強光電流；負dv/dt會(huì )將電流引向放大器，抵銷(xiāo)光電流，并可能導致放大器