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IGBT智能化驱动板SCALE

时间:2007-1-20栏目:电子通信论文

摘要:SCALE驱动是瑞士Concept公司生产的IGBT智能化驱动板,可用于驱动和保护IGBT。文中介绍了该IGBT智能化驱动板的主要功能、工作模式和引脚功能,给出该器件的典型应用电路。

    关键词:IGBT;驱动模块;SCALE

1 概述

由于IGBT(绝缘栅双极性晶体管)是一种电压控制型功率器件,它所需驱动功率小,控制电路简单,导通压降低,且具有较大的安全工作区和短路承受能力。因此,目前IGBT已在中功率以上的电力电子系统中(如变频器、UPS电源、高频焊机等)逐渐取代了POWER MOSFET及POWER BJT而成为功率开关元件市场中的重要一员。然而如何有效地驱动并保护IGBT则成为目前电力电子领域中的重要研究课题之一。一个具有保护功能的驱动电路不但能在正常工作状态下给IGBT提供所需的驱动功率,在异常工作状态下能起保护IGBT的作用,而且应当能使电力电子系统中的IGBT有很好的替换特性。因此高性能的驱动电路是提高电子产品品质和可靠性,从而增强其竞争力的关键之一。本文介绍一种高性能、智能化的IGBT驱动板SCALE。

图1

2 功能介绍

SCALE驱动板系列是瑞士Concept公司生产的,Concept公司是专业生产IGBT驱动电路的公司,主要为西门子/EUPEC高压大电流IGBT模块配套。该SCALE驱动板采用ASIC设计,仅用15V电源驱动,开关频率可大于100kHz,且具有高可靠和长寿命特性,可驱动1700V、1200A的IGBT。1998年度赢得ABB优秀电力电子项目称号,其主要型号和驱动能力如表1所列。

表1 SCALE的主要型号和驱动能力

2SD106AI 可驱动两单元 400A 1200V 2SD106AI-17 可驱动两单元 400A 1700V 2SD315AI 可驱动两单元 1200A 1700V 2SD106EI 可驱动六单元 400A 1200V 2SD106EI-17 可驱动六单元 400A 1700V

2.1 SCALE的特点

●实用范围宽可应用在数千瓦至数兆瓦的功率范围及实用的耐压要求范围内,几乎可工作在所有的频率及调制模式,适用于任何厂家的模块。

●体积小巧、结构紧凑、应用灵活,具有直接和半桥模式可供选择。在半桥模式下,可选用所要求的死区时间。

●成本低,具有很高的性能/价格比。除可提供栅极驱动外,还具有检测状况显示及电源隔离等功能,是一种可满足市场所有要求的、最经济实用的驱动板。

●使用简便。该驱动板的电接口非常简单,可处理5~15V电平的标准逻辑信号。具有施密特触发器输入特性,且对输入信号没有特殊要求。故障传送使用集电极开路输出,可与常用的逻辑电平相兼容。因为驱动板具有所有智能化驱动功能,且驱动信号、状态传送及电源与功率部分完全隔离,所以使用非常简单。在大多数情况下,用智能化SCALE驱动板来驱动标准IGBT模块,比使用智能化IGBT模块(IPM)更加简便,也更加灵活。

2.2 SCALE的主要功能

SCALE由电子接口LDI 、智能栅极驱动 IGD和15V DC/DC电源组成,其原理方框图如图1所示。由图可见,该驱动板主要有两个功能块。其中功能块#1为LDI(逻辑与驱动之间的接口),每一个LDI可驱动两路。加在输入端的PWM信号再通过脉冲变压器隔离后,即可输出驱动信号,以驱动IGBT工作。

功能块#2为IGD(智能栅极驱动),该功能块工作时,每路用一个IGD从脉冲变压器接收编码脉冲信号,然后解码出原始的PWM信号。再经功放,便可给IGBT栅极提供数安培的驱动电流。

(1) 电子接口LDI001

因为PWM信号的频率和占空比变化较大,所以不能简单地通过变压器传送。为此,SCALE配备了LDI001逻辑驱动接口,LDI001的结构如图2所示,它具有以下功能:

●可为用户提

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