大功率IGBT驱动模块2PD300C17及其运用.doc

大功率IGBT驱动模块2PD300C17及其运用摘要：本文介绍了一款国产的双通道大功率IGBT驱动模块2PD300C17，并就2PD300C17的性能、特点以及运用做了详细的阐述。关键词：IGBT驱动 2PD300C17abstract：This article describes one model of china-made high-power dual channels IGBT drive module 2PD300C17 and detailed introduction of its performance,features and application.Keywords: IGBT drive,2PD300C171概述 2PD300C17是云南领跑科技有限公司推出的一款双通道高性能大功率IGBT驱动模块。2PD300C17可用于驱动1600A/1700V以内容量的的大功率IGBT模块。2PD300C17的隔离电压达4000V（AC,RMS,60S），具有过流以及欠压保护功能，开关频率从0100KHZ，占空比：0100%，最大驱动电流：30A；内部集成两个4W隔离的 DC/DC变换器。2PD300C17的封装和技术指标与德国英飞凌公司的2ED300C17以及瑞士CONCEPT公司的2SD300C17相同，可直接替代。图1 2PD300C17外形结构2 主要技术特性2.1极限技术指标最大指标符号定 义参数单位VDD原边供电电压16VVDC原边供电电压15.6VViH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30AIoutAVmax输出平均电流150mAfmax最大开关频率100kHzVCEIGBT阻断电压1700Vdv/dt电压上升率50kV/usVisoIIO输入输出隔离电压（AC,RMS,60S）4000VRGonmin最小开通电阻1RGoffmin最小关断电阻1Qout/pulse单个脉冲最大输出电能18uCTop使用温度2PD300C17I-40+852PD300C17J-40+1052PD300C17M-55+1252.2额定技术指标特性指标符号定 义参数单位最小典型最大VDD原边供电电压141516VVDCDC/DC供电电压14.51515.6ISO原边空载电流100mA原边最大电流500mAVi输入信号电压15/0VVG(on)门极开通电压+15VVG(off)门极关断电压-15VIOMAX最大驱动电流15Atd(on)开通延迟时间0.7ustd(off)关断延迟时间0.9ustd(err)故障输出延迟时间2usTrst故障后重启时间200msCPS原副边耦合电容18pFW重量50gMTBF平均无故障时间（Ta=40,最大负载）1.8106h2.3 外形尺寸及引脚排列 图2 外形尺寸图 图3 引脚分布图（引脚间距：2.54mm） 引脚 功 能 引脚 功 能91 VDD +15V 输入端电源2 VDD +15V输入端电源3 VDD +15V输入端电源4 FaultA 通道A故障输出5 NC 6 CA 通道A死区设置7 INB 通道B输入8 CB 通道B死区设置9 MOD 工作模式设置10 FaultB 通道B故障输出11 INA 通道A输入12 GND 输入端电源地13 GND 输入端电源地14 VDC 内部DC/DC +15V 输入15 VDC 内部DC/DC +15V 输入16 VDC 内部DC/DC +15V 输入17 VDC 内部DC/DC +15V 输入18 VDC 内部DC/DC +15V 输入19 GND 内部DC/DC电源地20 GND 内部DC/DC电源地21 GND 内部DC/DC电源地22 GND 内部DC/DC电源地23 GND 内部DC/DC电源地45 GateA 通道A门极输出44 GateA 通道A门极输出43 COMA 通道A公共端42 COMA 通道A公共端41 VA+ 通道A电源正40 VA- 通道A电源F负39 senseA 通道A钳位输入38 RCA 通道A的RC设置37 VceA 通道A的C极检测端36 NC 35 NC34 NC33 GateB 通道A门极输出32 GateB 通道A门极输出31 COMB 通道B公共端30 COMB 通道B公共端29 VA+ 通道B电源正28 VA- 通道B电源正27 senseB 通道B钳位输入26 RCB 通道B的RC设置25 VceB 通道B的C极检测端24 NC 3 工作原理：31 内部结构：2PD300C17大功率IGBT智能驱动模块主要由内部DC/DC变换电路，IGBT智能驱动电路（由逻辑处理电路和功率驱动及检测电路构成）构成，其电路结构如下图所示：图4 2PD300C17结构示意图图中LDI为逻辑信号处理电路，IGD为智能门驱动器及功率扩展电路。LDI和IGD间采用脉冲脉冲变压器实现信号的传输。IGD智能门驱动器电路对应于每个驱动通道，都有一个IGD智能门驱动器电路，内部集成所有智能驱动、过载和短路保护，封锁信号时间逻辑，状态识别，电源及输出级的监测等功能电路。集成DC/DC电源2PD300C17大功率IGBT驱动模块内部集成一个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。2PD300C17内部DC/DC的驱动功率为2*4W。3.2 保护特性：Pacemaker 智能驱动器的每个通道都有VCE监测电路。一旦检测出输出欠压或是VCE超过设定的门限电压（通过Cx设定），模块立即产生关断信号，关闭功率管，不再接收驱动信号，“故障”信息反馈给LDI，FaultX输出低电平。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（200ms）后重新启动。 3.3 工作方式2PD300C17驱动模块有两种工作模式，即直接工式和半桥模式。当引脚MOD接高电平时，模块处于直接工作模式。通道A和通道B独立工作，互不影响。当模块处于直接工作模式时如果需要设置死区时间，可通过RC1引脚和RC2引脚对GND引脚间连接电容设置。如果不需要死区时间，可将RC1引脚和RC2引脚悬空。当引脚MOD接低电平时，模块处于半桥工作模式。通道A和通道B不能同时工作，如果INA和INB同时为高，或是同时为低，则驱动将关闭通道A和通道B的输出。两个通道的死区时间通过CA引脚和CB引脚对GND引脚间连接电容设置。参见图5。 图5 死区时序图3.4 管脚说明3.4.1 低压侧管脚：脚GND：电源地，如果有多个地，则都接地。脚VDC：内部DC/DC的+15V电源，建议在VDC和地间接滤波电容。脚VDD：控制电路+15V电源。脚INA：信号输入A，INA是驱动通道A的信号输入端，高电平有效。脚INB：信号输入B，INB是驱动通道B的信号输入端，高电有效。脚MOD：工作模式选择，当引脚MOD接高电平时，模块处于直接工作模式。当引脚MOD接低电平时，模块处于半桥工作模式。脚FaultX：状态输出，“X“代表通道编号，FaultX输出是一个集电极开路的晶体管，如果FaultX通过一个上拉电阻接入+15V电源，驱动通道一旦被检测到有故障，则晶体管导通，FaultX被拉低。正常情况下，晶体管输出不导通。输出端驱动能力为100mA。脚Cx：死区设置引脚，“X“代表通道编号，通过外接电容以配置两通道间的死区。CA/CBn.c47pF100pF150pF220pF330pF470pF1000pFDel.time TTD1.8us2us2.4us3us3.5us4.4us5us9us3.4.1高压侧脚GateX：门极输出，“X“代表通道编号，GateX是驱动的G极输出，连接IGBT的G极。PACEMAKER 系列大功率IGBT智能驱动模块对应门极的驱动电压为+15/-15V。2PD300C17双通道大功率IGBT智能驱动模块允许的最大门极电流为15A。脚COMX：公共端，“X“代表通道编号，通道A和通道B的电源公共端，同时连接至IGBT的E极。脚VA+X：高压侧电源端，“X“代表通道编号，通道A和通道B的+15V输出。脚VA-X：高压侧电源端，“X“代表通道编号，通道A和通道B的-15V输出。脚RCX：过流保护门限电压设置，“X“代表通道编号，通过外接RC电路设置过流保护的门限值以及检测延迟时间，参见图6.图6 引脚RCX设置VrefRsxCsx=0pFCsx=100pFCsx=220pFCsx=470pF2V2K0.5uS1.5uS3uS5uS4V5.6K0.5uS3uS4uS9uS6V12K1uS4uS6uS8V33K1uS5uS7uS9V70K1uS5uS7uS脚Vce satX：C极检测端，“X“代表通道编号，此脚用来测量功率管的导通压降，用于短路和过载保护。脚Cx不能直接连接于IGBT的C极,利用高压二极管检测大的漏电流或关断时的集电极电压。对于1200V和1700V的模块，建议串联两只或三只快恢复二极管，二极管选型时留40%的耐压余量。SenseX:钳位引脚，“X“代表通道编号，通过TVS二极管连接至IGBT的C极，在IGBT模块关断过程中，出现过压时可保护IGBT避免击穿。不用此功能是，该引脚悬空。脚E.X：外部故障输入引脚。可用于IGBT的温度检测输入或是其它故障信号输入。E.X输入为高电平时将触发驱动进入保护状态，不用时此引脚应接至COM端。42PD300C17应用4.1 典型运用电路图7是2PD300C17的典型运用电路。图7 2PD300C17典型应用电路4.2运用注意事项SenseX引脚通过TVS二极管连接至IGBT的C极，在IGBT模块关断过程中，