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新型IGBT/MOSFET驅動模塊SKHI22A/B
摘要:SKHI22A/B是德國西門康(SEMIKRON)公司推出的一種新型的IGBT/MOSFET的驅動模塊。文章介紹了SKHI22A/B的主要結構特點和功能,給出了它的具體應用電路。1 概述
SKHI系列驅動模塊是德國西門康(SEMIKRON)公司推出的一種新型IGBT/MOSFET驅動模塊。SKHI系列驅動模塊主要有以下特點:
●僅需一個不需隔離的+15V電源供電?
●抗dV/dt能力可以達到75kV/μs?
●控制電路和IGBT主電路之間的隔離電壓可以達到4kV
●輸出峰值電流可以達到30A?
●同一橋臂上下開關管驅動信號具有互鎖功能,可以防止兩個開關管的貫穿導通?
●死區時間、VCE的監控、RGON/OFF可以分別調節,因而可以對不同用戶的特殊需求進行優化?
●可以輸出差錯信號以通知控制系統?
●具有過流、欠壓保護功能。
下面主要以SKHI22A為例,對SKHI系列驅動模塊進行介紹。
2 內部結構及原理
SKHI22A/B引腳功能排列如表1所列。圖1所示是SKHI系列驅動器的內部電路原理圖。
表1 SKHI22A的引腳功能
2.1 SKHI22A/B的脈沖整形電路
SKHI中的脈沖整形電路的作用是在控制IBGT的脈沖信號輸入后,用短脈沖抑制電路對脈沖寬度小于500ns的開關脈沖進行抑制,以使其不能傳遞到IGBT,這樣可以有效的抑制電磁干擾引起的電壓尖峰對開關管的誤觸發,從而提高驅動電路的抗干擾能力。另外,模塊還可以對輸入的觸發脈沖進行整形(例如常用的SG3525芯片所產生的脈沖在上升沿往往有電壓尖峰,而且在脈沖高低電平時有時電平會有波動),而且在經過SKHI整形輸出以后,波形已十分標準,因而能可靠地對IGBT進行控制。
2.2 SKHI22A/B的脈沖互鎖電路
脈沖互鎖電路的互鎖時間由外接端子TDT1、TDT2和SECELT所接的高低電平來決定。同時可由這三個端子進行數字調節(SKHI22A只有TDT2)。這種設計可以使不同開關速度的開關器件的互鎖時間均大于IGBT的關斷延遲時間,從而避免貫穿導通。
2.3 SKHI22A/B的欠壓保護電路
模塊內部欠壓保護電路的作用是當電源電壓低于+13V時,將差錯輸出端的電平拉低,以輸出差錯信號。
以上三部分控制電路被集成在一塊ASIC中,與一般的分立元件組成的電路相比,這樣可以大大的提高控制電路的抗干擾能力,同時可靠性也得到了提高。另外,SKHI系列器件的初級(控制部分)和次級(主電路部分)之間還可通過變壓器實現隔離。
2.4 SKHI22A/B驅動器的輸出級
SKHI驅動器件的輸出級采用MOSFET晶體管互補電路的形式以降低驅動源的內阻,同時可加速IG-BT的關斷過程。圖2所示是其輸出級電路。圖中,MOSFET的源極分別和外部端子進行連接,這樣即可通過分別串接的RON和ROFF調節IGBT的開通和關斷速度;內部集成電壓源可提高模塊的可靠性;通過調節電源電壓可以在不減。郑牵诺那闆r下提供滿功率輸出脈沖,從而防止因IGBT退出飽和而損壞。
2.5 SKHI22A/B的短路保護
SKHI模塊利用“延時搜索過電流保護”方法?通過檢測IGBT通態壓降的變化來實現IGBT的過電流保護。當電路出現短路時,出錯信號將由VCE輸入并通過脈沖變壓器傳遞到差錯控制器,以封鎖所有到IGBT的脈沖并觸發出錯信號端(P10)。該模塊通過調節檢測VCE電壓信號的延時可以避免錯誤短路信號;其內部帶有故障缺省記憶功能,可以防止重復的高電流脈沖對開關管的損壞,經過幾個重復的高脈沖之后可以永久封閉脈沖輸出。此外,它還同時帶有差錯信號輸出,可以通知主控制板做出相應的動作。
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