100%国产化IGBT驱动

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100%国产化IGBT驱动

2022-12-21 13:12| 来源: 网络整理| 查看: 265

云南拓普特种电源科技有限公司出品的系列大功率IGBT智能驱动模块是特别为大功率IGBT设计的可靠、安全的高性能驱动模块,产品功率大、设计精巧、功能齐全、使用方便。本产品已获得国家专利授权。2PD0435双通道大功率IGBT智能驱动模块具有防直通功能,与Power Integrations公司的2SC0435T型驱动产品兼容,可替代使用。可提供100%国产化的2PD0435双通道大功率IGBT智能驱动模块。

2PD0435实物照片

1.主要特点、技术指标和运用1)主要特点:* 带短路、过流以及欠压保护* 有源钳位保护技术*高电气隔离,特别可靠和耐用* 开关频率从0~60KHZ,占空比:0~100%* 抗干扰强,dv/dt>100,000V/us* 内部集成DC/DC电源2)技术指标驱动通道数:2通道;IGBT阻断电压Vce:≤1700V;额定输入电压:15V(±0.5V);最大驱动电流:± 35A;内置DC/DC功率:2*4W;PWM输入电平:0-15V(兼容TTL和COMS电平);额定驱动电压:+15V/-10V;操作温度范围: 2PD0435I:-40℃~+85℃2PD0435I J: -40℃~+105℃

最大指标符号定 义参数单位VDD原边供电电压15.5VViH输入信号电压(高)VS+0.3VViL输入信号电压(低)GND-0.3VIoutPEAK输出峰值电流35Afmax最大开关频率60kHzVCEIGBT阻断电压1700Vdv/dt电压上升率50kV/usVisoIIO输入输出隔离电压(AC,RMS,60S)4000VVisoI12通道1和通道2隔离电压(AC,RMS,60S)4000VRGonmin最小开通电阻0.5ΩRGoffmin最小关断电阻0.4ΩQout/pulse单个脉冲最大输出电能45uCTop使用温度2PD0435I-40℃~+85℃℃2PD0435J-40℃~+105℃Tstg存储温度2PD0435I-55℃~+105℃℃2PD0435J-55℃~+125℃

特性指标符号定 义参数单位最小典型最大VDD原边供电电压14.51515.5VVDCDC/DC供电电压14.51515.5ISO原边空载电流180mA原边最大电流750mAVi输入信号电压0515.5VVG(on)门极开通电压+15VVG(off)门极关断电压-10VIOMAX最大驱动电流35Atd(on)开通延迟时间0.2ustd(off)关断延迟时间0.5ustd(err)故障输出延迟时间1usTTD内部默认死区时间2.5usTrst故障后重启时间5msCPS原副边耦合电容10pFW重量23gMTBF平均无故障时间(Ta=40℃,最大负载)2106h

3)应用l 变频器l 电机驱动l 机车牵引l 大功率变换器l 大型开关电源等

2.2PD0435外形尺寸及引脚排列

2PD0435侧视图

2PD0435俯视图

低压侧引脚定义表:

引 脚信 号定 义说 明1VDD供电正15V2SO1通道1故障输出集电极开路,故障时为低3SO2通道2故障输出集电极开路,故障时为低4TD1死区设置15TD2死区设置16VDD供电正15V7GND电源地8IN1通道1信号输入0-15V(兼容TTL和COMS)9IN2通道2信号输入0-15V(兼容TTL和COMS)10GND电源地

高压侧引脚定义表:

引 脚信 号定 义说 明11ACL1通道1有源钳位输入12VCE1通道1过流检测输入13REF1通道1过流保护电平设置14COM1通道1公共端15VE1通道1射级输出16VISO1通道1隔离电源输出17GH1通道1开通输出18GL1通道1关断输出19202132ACL2通道2有源钳位输入33VCE2通道2过流检测输入34REF1通道2过流保护电平设置35COM2通道2公共端36VE2通道2射级输出37VISO2通道2隔离电源输出38GH2通道2开通输出39GL2通道2关断输出

3.应用举例下图是2PD0435的运用参考电路。从应用电路可以看出,我公司的系列大功率IGBT智能驱动模块需要更少的外围器件,驱动电路简单,集成度高。

2PD0435典型运用电路1

2PD0435典型运用电路2(有源钳位/1700V的IGBT)

4. 工作原理:

4.1 结构:

2PD0435大功率IGBT智能驱动模块主要由内部DC/DC变换电路,低压端逻辑和调制解调电路、高压端TOP通道以及BOT通道控制和驱动电路构成等。

我公司推出的系列大功率IGBT智能驱动模块都包括一个隔离的DC/DC转换器,为各个驱动通道提供工作电压。因此驱动器只需要一个稳定的15V直流电压。根据不同的应用,特别是驱动频率和功率管的门极电荷,提供有不同的驱动功率的产品。2PD0435内部DC/DC的驱动功率为2*4W。

2PD0435结构原理如下图所示:

2PD0435内部结构示意图

4.2 保护特性:

2PD0435的每个通道都有VCE监测电路。一旦检测出输出欠压或是IGBT过流(短路),模块立即产生关断信号,关闭功率管。2PD0435 正常工作时SOX引脚输出高电平,故障时输出为低电平(输出为集电极开路方式,由外部电阻拉高)。故障保护期间,驱动器不再接受任何驱动信号,直到“封锁”时间(5ms)后重新启动。

4.3 管脚说明

4.3.1 低压侧管脚:

脚1 VDD:

低压端+15V电源输入端故障输出端。建议与GND引脚间接10uF至100uF的滤波电容。

脚SO1、脚SO2:

通道1和通道2的故障输出端,内部集电极开路结构,可通过外部电阻上拉。正常时不导通,档驱动报过流(短路)或是欠压故障时导通,电平被拉低。驱动能力≤100mA。

脚TD1、TD2

死区设置引脚,模块内部有通道互锁电路,防止通道1和通道2同时导通造成直通短路。模块内部有死区电路,默认死区2.5uS,如果需要增加死区时间,可以在TD1、TD2与GND间加电容实现,最终的死区时间约为TD=(Cp+220)/100 us,Cp的单位是pF。

脚IN1和IN2:通道1和通道2的驱动信号输入端,输入信号为高时GH1和GH2输出高电平,驱动IGBT模块导通;输入信号为低时GL1和GL2输出低电平,驱动IGBT模块关断。如果IN1和IN2同时为高,则驱动输出同时关闭,即GL1和GL2输出低电平。

4.3.2高压侧

脚ACL1和ACL2:

通道1和通道2有源钳位输入引脚,不用时可悬空或是短接到COM1和COM2。1200V的IGBT模块有源钳位电路连接如下图所示。

脚VCE1和VCE2:

通道1和通道2过流(短路)保护VCE1和VCE2电压检测输入端,在IGBT模块处于开通状态时,模块将检测IGBT模块CE端的压降,当压降大于REF1或REF2引脚的设定电压时驱动将关闭输出,并使SO1或SO2输出低电平。当封管时间达到故障保持时间5ms后重新进行VCE检测。

VCE检测电路如下图所示,电路由R103、R104、R106、C105以及V102和V103构成。V102和V103采用高压快恢复二极管。C105以及R103和R105用于设置VCE检测的盲区时间。

过流保护门限电压VREFX=10*R103/(10+R103),电阻单位kΩ。

IGBT过流保护检测电路

盲区时间设置参考:

序号R103/R105/C105盲区时间130K/10K/330pF3.5uS230K/10K/680pF5.5uS330K/10K/1000pF7uS430K/10K/1200pF8uS530K/10K/1500p10.5uS

脚REF1和REF2:

通道1和通道2过流(短路)保护门限电压设置。门限电压VREF=10*Rref/(10+Rref), Rref的单位是kΩ。

脚GH1和GH2:

通道1和通道2的IGBT开通驱动输出。当IN1和IN2为高电平且无故障时GH1和GH2输出15V电平,驱动IGBT导通。

脚GL1和GL2:

通道1和通道2的IGBT关段输出。当IN1和IN2为低电平或有故障时GL1和GL2输出-10V电平,驱动IGBT关断。

脚VISO1和VISO2:

通道1和通道2的隔离15V电源输出端,该引脚与VE1或VE2引脚间加大于10uF的滤波电容,推荐电容值≥47uF。

脚COM1和COM2:

通道1和通道2的公共端,该引脚与VE1或VE2引脚间加大于10uF的滤波电容,推荐电容值≥47uF。

脚VE1和VE2:

通道1和通道2的IGBT模块E极接线端。

4.4 布线

布线时注意驱动器尽量靠近功率管,门极引线长尽量不要超过10cm,最好采用绞线连接。

建议在功率管门极和发射极间背靠背接两个稳压二极管,稳定门极电压。

5. 运用注意事项

2PD0435是一款双通道大功率IGBT驱动模块,其封装与Power Integrations公司的2SC0435T型驱动产品兼容,但不完全一致,使用前请仔细阅读产品使用手册。

注:如2PD0435直接替代Power Integrations公司的2SC0435T驱动模块时,请将模块的4脚和5脚剪断不用,这两个引脚的定义与2SC0435T不兼容。2PD0435内部集成有死区电路,其它差异请参照产品手册。

6. 驱动功率的计算:

通过数据手册找到栅极输入电容(Cin),则需要的驱动IGBT总功率可由下列简单公式计算

P=f*Cin*△V2 或者P=f*Q* △V

门极电荷 Q=∫idt=C*△V

(注意:P代表除去在驱动通道和驱动电源中的损耗后实际的驱动公率。)



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