高壓IGBT模塊2SD315AI-33的應(yīng)用研究

時(shí)間：2024-06-14 20:14:48 理工畢業(yè)論文

摘要：介紹了一種新型高性能高壓IGBT集成驅(qū)動(dòng)模塊2SD315AI-33的管腳功能和工作原理，同時(shí)還給出了該模塊與同類產(chǎn)品相比的顯著性能特點(diǎn)，介紹了2SD315AI-33在“雙逆變器－電機(jī)”能量互饋式交流傳動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)中的應(yīng)用方法，討論了在實(shí)際應(yīng)用中的注意事項(xiàng)。

２ＳＤ３１５ＡＩ－３３是瑞士ＣＯＮＣＥＰＴ公司專為３３００Ｖ高壓ＩＧＢＴ的可靠工作和安全運(yùn)行而設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)模塊，它以專用芯片組為基礎(chǔ)，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(shí)驅(qū)動(dòng)兩個(gè)ＩＧＢＴ模塊，可提供±１５Ｖ的驅(qū)動(dòng)電壓和±１５Ａ的峰值電流，具有準(zhǔn)確可靠的驅(qū)動(dòng)功能與靈活可調(diào)的過(guò)流保護(hù)功能，同時(shí)可對(duì)電源電壓進(jìn)行欠壓檢測(cè)，工作頻率可達(dá)兆赫茲以上；電氣隔離可達(dá)到６０００ＶＡＣ。

１　２ＳＤ３１５ＡＩ－３３簡(jiǎn)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(gè)管腳。具體功能如下：

１，２腳（ＶＤＤ）：信號(hào)電源；

３腳（ＳＯ１）：通道１狀態(tài)輸出；

４腳（ＶＬ／Ｒｅｓｅｔ）：定義邏輯電平／錯(cuò)誤信號(hào)復(fù)位；

５腳（ＲＣ１）：通道１死區(qū)ＲＣ網(wǎng)絡(luò)；

６腳（ＩｎＢ）：ＰＷＭ２／ＥＮＡＢＬＥ；

７腳（ＲＣ２）：通道２死區(qū)ＲＣ網(wǎng)絡(luò)；

８腳（ＭＯＤ）：模式選擇；

９腳（ＳＯ２）：通道２狀態(tài)輸出；

１０腳（ＩｎＡ）：ＰＷＭ１／ＰＷＭ；

１１，１２腳（ＧＮＤ）：１５Ｖ電源地；

１３～１７腳（ＶＤＣ）：ＤＣ／ＤＣ驅(qū)動(dòng)電源；

１８～２２腳（ＧＮＤ）：ＤＣ／ＤＣ驅(qū)動(dòng)電源地；

２３腳（Ｌｓ２）：通道２的狀態(tài)顯示端；

２４腳（Ｃ２）：通道２的集電極檢測(cè)端；

２５腳（Ｒｔｈ２）：通道２的值電阻端；

２６，２７腳（Ｅ２）：通道２的發(fā)射極；

２８腳（Ｖｉｓｏ２）：通道２的ＤＣ／ＤＣ輸出側(cè)電源；

２９，３０腳（ＣＯＭ２）：通道２的ＤＣ／ＤＣ輸出側(cè)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(tài)顯示端；

３６腳（Ｃ１）：通道１的集電極檢測(cè)端；

３７腳（Ｒｔｈ１）：通道１的值電阻端；

３８，３９腳（Ｅ１）：通道１的發(fā)射極；

４０腳（Ｖｉｓｏ１）：通道１的ＤＣ／ＤＣ輸出側(cè)電源；

４１，４２腳（ＣＯＭ１）：通道１的ＤＣ／ＤＣ輸出側(cè)地；

４３，４４腳（Ｇ１）：通道１的柵極。

１．２主要參數(shù)

２ＳＤ３１５ＡＩ－３３的極限參數(shù)如下?

●供電電壓ＶＤＤ和ＶＤＣ：１６Ｖ；

●邏輯信號(hào)輸入電平：ＶＤＤ；

●門(mén)極峰值電流Ｉｏｕｔ：±１８Ａ；

●內(nèi)部開(kāi)關(guān)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(shù)?

●輸入輸出延遲開(kāi)通時(shí)間ｔｐｄ?ｏｎ?：３００ｎｓ；

●關(guān)斷時(shí)間ｔｐｄ(ｏｆｆ)：３５０ｎｓ；

●短路或欠壓保護(hù)阻斷時(shí)間：１ｓ；

●輸出上升時(shí)間ｔｒ(ｏｕｔ)：１６０ｎｓ；

●輸出下降時(shí)間ｔｆ(ｏｕｔ)：１３０ｎｓ；

●最大電壓上升率：１００ｋＶ／μｓ。

２　工作原理及性能特點(diǎn)

２．１工作原理

圖２為２ＳＤ３１５ＡＩ－３３的功能框圖。它主要由ＤＣ／ＤＣ轉(zhuǎn)換電路、輸入處理電路、驅(qū)動(dòng)輸出及邏輯保護(hù)電路組成。

ＤＣ／ＤＣ轉(zhuǎn)換電路的功能是將輸入部分與工作部分進(jìn)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(chǎn)生的ＰＷＭ信號(hào)不能直接通過(guò)脈沖變壓器，尤其是當(dāng)脈沖信號(hào)的頻率和占空比變化較大時(shí)，尤為困難。ＬＤＩ００１就是專門(mén)為此而設(shè)計(jì)的，此專用集成芯片的功能主要是對(duì)輸入的ＰＷＭ信號(hào)進(jìn)行編碼，以使之可通過(guò)脈沖變壓器進(jìn)行傳輸。由于該器件內(nèi)部帶有施密特觸發(fā)器，因此對(duì)輸入端信號(hào)無(wú)特殊的邊沿陡度要求，并能提供準(zhǔn)靜態(tài)的狀態(tài)信號(hào)反饋。將其設(shè)計(jì)為集電極開(kāi)路方式，可以適應(yīng)任何電平邏輯，并可直接產(chǎn)生死區(qū)時(shí)間。以上優(yōu)點(diǎn)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(qū)動(dòng)輸出及邏輯保護(hù)電路的核心芯片是ＩＧＤ００１。它將變壓器接口、過(guò)流短路保護(hù)、阻斷邏輯生成、反饋狀態(tài)記錄、供電監(jiān)視和輸出階段識(shí)別等功能都已集成在一起。每個(gè)ＩＧＤ用于一個(gè)通道，其具體功能是對(duì)脈沖變壓器傳來(lái)的ＰＷＭ信號(hào)進(jìn)行解碼，對(duì)ＰＷＭ信號(hào)進(jìn)行功率放大，對(duì)ＩＧＢＴ的短路、過(guò)流及電源的欠壓檢測(cè)保護(hù)，并向ＬＤＩ反饋狀態(tài)，以產(chǎn)生短路保護(hù)的響應(yīng)時(shí)間和阻斷時(shí)間等。

２．２性能特點(diǎn)

２ＳＤ３１５ＡＩ－３３與其它驅(qū)動(dòng)器相比具有以下幾個(gè)顯著的特點(diǎn)：

（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(guò)流保護(hù)功能；

（４）具有欠壓監(jiān)測(cè)功能；

（５）可動(dòng)態(tài)設(shè)定短路保護(hù)值

３　２ＳＤ３１５ＡＩ－３３在實(shí)際中的應(yīng)用

３．１應(yīng)

高壓IGBT模塊2SD315AI-33的應(yīng)用研究