高壓IGBT模塊2SD315AI-33的應用研究

高壓IGBT模塊2SD315AI-33的應用研究

摘要：介紹了一種新型高性能高壓IGBT集成驅動模塊2SD315AI-33的管腳功能和工作原理，同時還給出了該模塊與同類產品相比的顯著性能特點，介紹了2SD315AI-33在“雙逆變器－電機”能量互饋式交流傳動試驗系統中的應用方法，討論了在實際應用中的注意事項。

２ＳＤ３１５ＡＩ－３３是瑞士ＣＯＮＣＥＰＴ公司專為３３００Ｖ高壓ＩＧＢＴ的可靠工作和安全運行而設計的驅動模塊，它以專用芯片組為基礎，外加必需的其它元件組成。該模塊采用脈沖變壓器隔離方式，能同時驅動兩個ＩＧＢＴ 模塊，可提供±１５Ｖ的驅動電壓和±１５Ａ的峰值電流，具有準確可靠的驅動功能與靈活可調的過流保護功能，同時可對電源電壓進行欠壓檢測，工作頻率可達兆赫茲以上；電氣隔離可達到６０００ＶＡＣ。

１　２ＳＤ３１５ＡＩ－３３簡介

１．１ 外形及管腳功能

圖１所示為２ＳＤ３１５ＡＩ－３３的外形圖，該芯片共有４４個管腳。具體功能如下：

１，２腳（ＶＤＤ）：信號電源；

３腳（ＳＯ１）：通道１狀態輸出；

４腳（ＶＬ／Ｒｅｓｅｔ）： 定義邏輯電平／錯誤信號復位；

５腳（ＲＣ１）：通道１死區ＲＣ網絡；

６腳（ＩｎＢ）：ＰＷＭ２／ＥＮＡＢＬＥ；

７腳（ＲＣ２）：通道２死區ＲＣ網絡；

８腳（ＭＯＤ）：模式選擇；

９腳（ＳＯ２）：通道２狀態輸出；

１０腳（ＩｎＡ）：ＰＷＭ１／ＰＷＭ；

１１，１２腳（ＧＮＤ）：１５Ｖ電源地；

１３～１７腳（ＶＤＣ）：ＤＣ／ＤＣ驅動電源；

１８～２２腳（ＧＮＤ）：ＤＣ／ＤＣ驅動電源地；

２３腳（Ｌｓ２）：通道２的狀態顯示端；

２４腳（Ｃ２）：通道２的集電極檢測端；

２５腳（Ｒｔｈ２）： 通道２的閾值電阻端；

２６，２７腳（Ｅ２）：通道２的發射極；

２８腳（Ｖｉｓｏ２）： 通道２的ＤＣ／ＤＣ輸出側電源；

２９，３０腳（ＣＯＭ２）：通道２的ＤＣ／ＤＣ輸出側地；

３１，３２腳（Ｇ２）：通道２的柵極；

３３，３４腳（ＮＣ）：未用；

３５腳（Ｌｓ１）：通道１的狀態顯示端；

３６腳（Ｃ１）：通道１的集電極檢測端；

３７腳（Ｒｔｈ１）：通道１的閾值電阻端；

３８，３９腳（Ｅ１）：通道１的發射極；

４０腳（Ｖｉｓｏ１）：通道１的ＤＣ／ＤＣ輸出側電源；

４１，４２腳（ＣＯＭ１）：通道１的ＤＣ／ＤＣ輸出側地；

４３，４４腳（Ｇ１）：通道１的柵極。

１．２ 主要參數

２ＳＤ３１５ＡＩ－３３的極限參數如下?

●供電電壓ＶＤＤ和ＶＤＣ：１６Ｖ；

●邏輯信號輸入電平：ＶＤＤ；

●門極峰值電流Ｉｏｕｔ：±１８Ａ；

●內部開關電源輸出功率：６Ｗ；

●輸入輸出隔離電壓：６０００ＶＡＣ?５０Ｈｚ／ｍｉｎ?；

●工作溫度：－４０～８５℃；

下面是２ＳＤ３１５ＡＩ－３３的主要電參數?

●輸入輸出延遲開通時間ｔｐｄ?ｏｎ?：３００ｎｓ；

●關斷時間ｔｐｄ(ｏｆｆ)：３５０ｎｓ；

●短路或欠壓保護阻斷時間：１ｓ；

●輸出上升時間ｔｒ(ｏｕｔ)：１６０ｎｓ；

●輸出下降時間ｔｆ(ｏｕｔ)：１３０ｎｓ；

●最大電壓上升率：１００ｋＶ／μｓ。

２　工作原理及性能特點

２．１ 工作原理

圖２為２ＳＤ３１５ＡＩ－３３的功能框圖。它主要由ＤＣ／ＤＣ轉換電路、輸入處理電路、驅動輸出及邏輯保護電路組成。

ＤＣ／ＤＣ轉換電路的功能是將輸入部分與工作部分進行隔離。而其輸入處理電路由ＬＤＩ００１及其外圍電路組成。由于控制電路產生的ＰＷＭ信號不能直接通過脈沖變壓器，尤其是當脈沖信號的頻率和占空比變化較大時，尤為困難。ＬＤＩ００１就是專門為此而設計的，此專用集成芯片的功能主要是對輸入的ＰＷＭ信號進行編碼，以使之可通過脈沖變壓器進行傳輸。由于該器件內部帶有施密特觸發器，因此對輸入端信號無特殊的邊沿陡度要求，并能提供準靜態的狀態信號反饋。將其設計為集電極開路方式，可以適應任何電平邏輯，并可直接產生死區時間。以上優點使得接口既易用又靈活，從而省去了其它專用電路所必需的許多外圍器件。

驅動輸出及邏輯保護電路的核心芯片是ＩＧＤ００１。它將變壓器接口、過流短路保護、阻斷邏輯生成、反饋狀態記錄、供電監視和輸出階段識別等功能都已集成在一起。每個ＩＧＤ用于一個通道，其具體功能是對脈沖變壓器傳來的ＰＷＭ信號進行解碼，對ＰＷＭ信號進行功率放大，對ＩＧＢＴ的短路、過流及電源的欠壓檢測保護，并向ＬＤＩ反饋狀態，以產生短路保護的響應時間和阻斷時間等。

２．２ 性能特點

２ＳＤ３１５ＡＩ－３３與其它驅動器相比具有以下幾個顯著的特點：

（１）可靈活定義邏輯電平；

（２）可自由選擇工作模式；

（３）具有短路和過流保護功能；

（４）具有欠壓監測功能；

（５）可動態設定短路保護閾值

３　２ＳＤ３１５ＡＩ－３３在實際中的應用

３．１ 應

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