concept的IGBT驱动板原理解读

解读董事会具有电气接口，即插即用，适用于17毫米双IGBT模块B.基于SCALE-2芯片组的双通道驱动程序命名规则：工作图模式选择模式输入，可选择操作模式直接方式如果模块输入没有连接(浮动)或连接到VCC，选择直接模式，死区时间由控制器设置。在这种模式下，两个渠道之间没有相互依赖。输入INA直接影响通道1，输入INB直接影响通道2。输入端的高电位(INA或INB)总是导致相应IGBT的传导。每个IGBT接收各自的驱动信号。半桥模式如果MOD输入为低电平(连接到GND)，则选择半桥模式。死区时间由驾驶员在内部设定。在这种模式下，空载时间Td为3us。输入INA和INB具有以下功能：INA是驱动信号输入，而INB是使能输入。当输入INB低时，两个通道都被阻塞。如果INB电位变高，两个通道都使能，并跟随INA的信号输入。当INA从低变到高时，通道2立即关闭，通道1在死区时间后打开。只有当控制电路产生由电阻设置的死区时间时，才能选择该模式。典型值和经验公式：Rm (k)=33 * td (us) 56.4范围：0.5us1k上拉电阻上拉至VCC。如果出现故障，相应的SOx输出将被拉至GND。建议将电阻放置在尽可能靠近驱动器的地方。图中的100电阻可以保护缓冲器免受电磁干扰。下拉电阻R5保护控制器输入免受电压尖峰的影响。2.在下图中，由10个电阻和肖特基二极管组成的保护网络可以保护驱动器的SOx输出。TB(调整锁定时间的输入)该端子TB允许通过将外部电阻连接到GND来减少工厂设置的锁定时间。下面的公式计算了必须连接在引脚TB和GND之间的电阻Rb的值，以设置所需的闩锁时间Tb(典型值):通过选择Rb=0，锁定时间也可以设置为最小值9us(典型值)。如果不使用，输入TB可以留空。电源监控驱动器的初级侧，即2个次级侧驱动通道，配有本地欠压监控电路。如果主电源出现欠压故障，两个IGBT由负栅极电压驱动，因此它们保持关闭状态(两个通道均被锁定)。故障被传输到两个输出SO1和二氧化硫，直到故障消失。如果二次电源电压过低，相应的IGBT由负栅极电压驱动，因此保持在关断状态(通道阻塞)，故障被传输到相应的SOx输出，并且在阻塞时间之后，SOx输出被自动复位(返回到高电阻状态)。即使在较低的电源电压下，驱动器也能提供从栅极到IGBT发射极的低电阻。注意：如果半桥中的电源电压低，不建议用一个IGBT驱动器操作IGBT组。否则，Vce增加的高比率可能导致这些IGBTs的部分打开前后侧电源的变化规律；二次侧电源电压由专用集成电路处理。次级DC/DC电源的输出电压约为25V，从专用集成电路变为15V和-10V，其中15V是稳定的，-10V是不稳定的。VE引脚由芯片“构建”，控制电流源输出的内部电压源Viso为15V，用于控制输出电压源。Viso为15V，VE为0V，COM为-10V。因此，VE引脚上的静态负载程度对VE的内部稳压有很大影响。在VE引脚上只能处理几毫安。欠压保护.在驱动器原边欠压的情况下，在电源电压下降过程中，由于DCDC电源是开环的，副边的25V也会随之下降，而在Viso和VE之间有一个稳压电路，所以它稳定在15V，而VE和COM之间的-10V也会随之下降。如果虚拟设备和通信设备之间的电压继续下降到-5.5V，芯片将稳定在-5.5V。同时，虚拟设备和虚拟设备之间的15V电压开始下降。当该电压降至12V时，芯片将报告欠压保护，IGBT将被短时关断，栅级关断电压将保持在-5.5V。在驱动器掉电过程中，IGBT的关断电压保持在至少-5.5V，因为大功率IGBT具有很强的米勒效应，需要负压来保证可靠关断，0电压关断不可靠！短路保护和过流保护的意义和区别一般来说，短路保护和过流保护是不同的概念，不应混淆。桥臂短路(直通)命名为“一级”短路1.硬件故障或软件故障。2.短路回路中的电感非常小(100牛顿小时)。3.VCE参加了测试。桥臂间短路(大电感短路)命名为“二级”短路1、相间短路或相对短路2.短路回路中的电感稍大(uH级)。3.根据当前的变化率，可以使用Vcesat或Hall。4.这种短路电路的电感是不确定的。短路分为一种类型和两种类型，但两者有一个共同点，那就是IGBT会有“去饱和现象”。一旦IGBT退出饱和区，它的损失将上升100倍，所以让这种状态持续下去是非常苛刻的，只有10个美国。我们需要依靠司机来发现这种行为并关闭大门。当回路电感较大、电流上升缓慢(相对于短路)且IGBT不会去饱和时，就会出现IGBT过流。然而，由于电流远高于正常工作条件，IGBT损耗将更高，结温将在几个开关周期后迅速上升，导致故障。此时，IGBT驾驶员一般无法及时发现这种现象，因为IGBT饱和压降的变化非常微弱，驾驶员通常无法识别这种变化。因此，需要电流传感器来检测电流值并保护系统。因此，我们认为IGBT驱动器是为了解决短路保护，过流保护是通过电流传感器来实现的。短路的定义当IGBT短路时，描述短路电流的数学表达式如下，这是一个线性方程。它表明当短路发生时，电流的绝对值与电压、回路中的电感以及整个过程的持续时间有关。大多数短路母线电压处于额定点。影响短路电流的主要因素有“短路时的电感”。因此，在对短路行为进行分类和定义时，短路中的电感是主要的分类依据。如果短路电路中的电感继续增加，电流变化率将变得更低，然后它将不再是短路而变成“过电流”。此时，驾驶员没有意识到这种异常状态，因此系统中需要一个电流传感器来感测电流的绝对值，以便执行“过电流保护”。我们认为，通常情况下，IGBT的司机不能免受过电流的影响。第二类短路和过流之间没有明显的界限，也没有学术上的定义。在工程中，可以作出一个非常粗略的假设：电流变化率低于10A/us被认为是“过电流”。IGBT去饱和行为，字面意思是“超出饱和区域”，实际上是“进入线性区域”的另一种说法。如果IGBT的电流继续增加，当达到某一点(去饱和点)时，IGBT的Vce将显著变化，并且将在非常短的时间内(例如，在数百纳秒内)上升到DC总线电压。去饱和行为的标志是Vcesat上升到直流总线电压。饱和区Vcesat的变化很小。利用饱和压降的变化很难识别IGBT电流。通常我们只识别IGBT的去饱和行为。短路的检测和保护短路保护设置：Rvce的电阻值设置为流经r的电流约为0.6-1 ma，例如，当VDC-LINK电压为1200V时，它设置为1.2-1.8。电流不应超过1mA。此外，在应用中，必须考虑印刷电路板的最小爬电距离。对于参考电压Vref的设置，由于内部有150uA的电流源和参考电压，Rthx通常设计为68K，比较电压为10.2伏短路保护过程：1.当IGBT关断时，内部mosfet导通，Cx上的电压箝位在COM，比较器不翻转。2.当IGBT导通时，驱动器内的金属氧化物半导体管闭合，蓝点电位对红点充电，红点电位从-10V开始上升(内部mosfet将红点电位箝位在-10V)，IGBT集电极电位下降到Vcesat，最后红点也达到Vcesat；3.当IGBT短路时，IGBT将退出饱和区。此时，蓝点电位将迅速上升到DC总线电压，蓝点将通过电阻给红点充电。一段时间后(充电时间取决于DC总线电压、串联电阻值和电容值)，红点电位将上升到绿点，比较器将翻转，IGBT将关闭。闸门夹：下图中红色圆圈中的二极管充当栅极箝位。当IGBT短路时，栅极电位可能升高。栅极箝位电路可以箝位栅极电势，以确保短路电流不太高。当IGBT短路时，集电极电流Ic急剧上升。由于米勒效应，在此过程中栅极电位也将上升。如果栅极电平电位高于15V，短路电流也会浪涌，这可能高于给定的短路电流。如果栅极电平未被箝位，短路电流可能会非常高，IGBT将超过短路安全工作区域。大多数竞争驱动器在过流或短路时无法限制过压。然而，这对于高功率或高电压的IGBTs是必要的。为了解决这个问题，SCALE-2即插即用驱动程序提供了先进有效的箝位功能。高级有效夹紧关断电压尖峰的性质：当IGBT关闭时，存储在主电路杂散电感中的能量需要释放。最常见的方法是产生电压尖峰。在关断过程中，能量以关断损耗的形式耗散在IGBT上，以损耗的形式耗散在IGBT上。然而，如果电压尖峰太高，IGBT将被损坏。因此，主动箝位是将高窄脉冲的能量转换成短而宽的脉冲。在这个过程中消耗的能量仍然是杂散脉冲，并转换成短而宽的脉冲。这个过程中消耗的能量仍然是杂散电感储存的能量。有源箝位电路的本质；驱动器扩展了IGBT的关断过程，以便耗散IGBT上的杂散电感能量，或者“让IGBT在线性区域停留一段时间”。有效箝位是一种在集电极-发射极电压超过预定阈值电压时部分开启IGBT的技术。IGBT线性工作。基本的有效箝位拓扑通过瞬态电压抑制器(TVS)建立了从IGBT集电极到IGBT栅极的单一反馈通道。2SP0115T