2SP0115T描述和应用手册翻译.doc

CONCEPT 2SP0115T 初稿2SP0115T描述和应用手册带电气接口的17mm双IGBT模块的驱动解决方案，可用于具有并联能力的2电平，3电平和多电平逆变器拓扑。摘要2SP0115T是带电气接口的双通道驱动器。该驱动器是基于CONCEPT的SCALE-2芯片，高度集成技术，适用于IGBTs的可靠驱动和安全工作。所有17mm双通道IGBT模块，都可获得完美匹配的驱动器类型。驱动器的即插即用能力可以安装后立即工作。用户不需要在设计或调节到特定应用方面投入任何的努力。图1 焊接在17mm双通道IGBT模块上的2SP0115T目录系统概述.4成功的六步.51.选择合适的驱动器.52.驱动器安装到IGBT模块上.53.连接驱动器到控制电路.54.选择工作模式.55.检查驱动器功能.56设置和测试功率叠加.5机械尺寸.7连接器X1的管脚定义.8连接器X1的推荐接口电路.8接口X1的描述.9 概述.9 VCC端子9 MOD（模式选择）.10 INA，INB（通道驱动输入，例如PWM）10 SO1，SO2（状态输出）.11 TB（调节闭锁时间的输入）11接口X2的描述.11 NTC端112SP0115T SCALE-2驱动器具体怎样工作？.12 概述.12 电源和电气隔离.13 电源监测.13 Vce监测/短路保护.14 IGBT的动态性能14 IGBT的导通/二极管整流.14 IGBT关断.15 先进有效钳位.15 2SP0115的并联连接.16 3电平和多电平拓扑.18 低电感分布.18参考目录.18信息来源：SCALE-2驱动器参数表19特殊：定制的SCALE-2驱动器19技术支持.19质量.19免责声明.19订购信息.20其他产品的信息.20制造商.20系统概述2SP0115T是由CONCEPT研发的，基于高度集成的SCALE-2芯片的，即插即用驱动器/1/。是一组专用集成电路（ASICs），包含了设计智能门极驱动器需要的主要功能。SCALE-2驱动芯片是被证明的SCALE技术的进一步发展。2SP0115T驱动器的基本拓扑如图2所示。门极电阻和其他关键器件的值，可以在给定的IGBT模块的特定参数表中可以找到。图2 2SP0115T驱动器的基本原理图驱动器包含，最佳并安全驱动相关IGBT模块，需要的所有元件：为了使开关损耗最小化的最小的门极电阻，门极钳位，有效钳位二极管（关断时的过压保护），Vce监控（短路保护），以及输入电气连接器X1。甚至，还包含了半桥模式下，设置关断跳闸电位，响应时间和两个通道之间死区时间的元件。它的即插即用能力意味着安装后，它就立即可以工作。在设计和调节驱动器到特定应用方面，用户不需要投入任何的精力。成功的六步以下步骤指出了在功率逆变器中使用2SP0115T的简单方式：1.选择合适的驱动器当使用2SP0115T驱动器时，你需要注意它们是专门适用于特定类型的IGBT模块的。驱动器型号的定义，也包含了对应特定IGBT模块的号码（见“订货信息”）。对于其他非指定的IGBT模块，驱动器是无效的。不正确的使用可能会造成故障。2.将驱动器连接到IGBT模块上IGBT模块和驱动器的任何操作，需符合静电敏感设备保护的通用要求，参考国际标准IEC60747-1，第IX章或欧洲标准EN 100015（即工作场所，工具等，必须符合这些标准）。如果忽略了这些要求，IGBT和驱动器都会损坏。通过焊接相应的端子，驱动器可以很容易的安装到IGBT模块上。3.将驱动器连接到控制电路将驱动器插头X1连接到你的控制器件上，并给驱动器提供+15V的电压。4.选择工作模式用输入端MOD（接口X1的管脚17），可以设置工作模式。具体内容，见第10页。5.检查驱动器功能检查门极电压：断开状态，正常的门极电压在相关参数表/3/中指定有。导通状态，是+15V。并检查，在要求的开关频率下，没有时钟信号的驱动器的输入电流消耗。除非不能连接到门极端，否则在安装前，就应该进行这些测试。6.设置并测试功率叠加启动系统前，建议在功率循环条件下，对每个IGBT模块进行单独的检查。通常必须使用到单或双脉冲技术。CONCEPT特别推荐用户，在最坏条件下，检查SOA内部，IGBT模块的开关，因为这很强的依赖于特定的逆变器结构。即使只测试单个的IGBT，也必须给系统的所有门极驱动器供电。通过施加负的门极电压，使其他所有的IGBTs保持在断开状态。这是非常重要的，在测试状态下，开关IGBTs。在此处，也可以验证短路特性。然后，系统准备在实际负载情况下启动。这需要由整个布置的热特性决定。必须在指定的温度范围和负载条件下，再次确认系统是否合格。小心：对于高压的所有手动操作可能会危及生命。必须遵守相关的安全规程！机械尺寸电气连接器X1：FCI公司的71918-120LF电气连接器X2：未装配推荐的电缆连接器：FCI公司的71600-020LF推荐的成对绞合扁平电缆：3MTM公司的1700/20或2100/20 图3 2SP0115T机械尺寸连接器X1的管脚定义管脚定义功能管脚定义功能1N.C.未连接2GND接地3N.C.未连接4GND接地5VCC+15V电源6GND接地7VCC+15V电源8GND接地9SO2状态输出通道210GND接地11INB信号输入B12GND接地13SO1状态输出通道114GND接地15INA信号输入A16GND接地17MOD模式选择（直接/半桥）18GND接地19TB闭锁时间20GND接地连接器X1的推荐接口电路图4 2SP0115T的推荐用户接口图5 包括SCALE-2驱动器2SP0115T和IGBT模块的方框图接口X1的描述通用2SP0115T的接口X1非产简单，易于使用。驱动器具有以下端子 2个电源端（但是只需要1个15V电源） 2个驱动信号输入 2个状态输出（故障返回） 1个模式选择（半桥模式/直接模式） 1个输入，设置闭锁时间驱动器配备了1个20针的接口连接器。所有偶数号的管脚用作GND连接。奇数号的管脚用作输入或状态输出。建议使用1个20芯的绞合扁平电缆。每个输入、输出信号和它自己的GND线绞合在一起。所有的GND管脚在2SP0115T驱动器上连接在一起，也应该和控制板连接到一起。这种安排产生的电感非常低，具有高抗干扰性。所有的输入是静电保护的。而且，所有的数字量输入具有施密特触发特性。VCC端驱动器的接口连接器上具有2个VCC端，用于给一次侧电子器件和二次侧DC-DC逆变器供电。驱动器可以发出的总功率为2*1W，从+15V电源流出的最大输入电流约为0.2A。驱动器限制启动时的浪涌电流。MOD（模式选择）MOD输入，可以选择工作模式直接模式如果MOD输入没有连接（悬空），或连接到VCC，选择直接模式。该模式下，两个通道之间没有相互依赖关系。输入INA直接影响通道1，输入INB直接影响通道2。在输入（INA或INB）的高电位，总是导致相应IGBT的导通。只有在控制电路产生死区时间的情况下，才能选择该模式，每个IGBT接收各自的驱动信号。小心：半桥上的2个开关同步或重叠时候，会短路DC link。半桥模式如果MOD输入是低电位（连接到GND），就选择了半桥模式。该模式下，输入INA和INB具有以下功能：当INB作为使能输入时，INA是驱动信号输入（见图6）。当输入INB是低电位，两个通道都闭锁。如果INB电位变高，两个通道都使能，而且跟随输入INA的信号。在INA由低变高时，通道2立即关断，1个死区时间后，通道1导通。死区时间由2SP0115T上的电阻设定。图6 半桥模式下的信号INA，INB（通道驱动输入，例如PWM）INA和INB是基本的驱动输入，但是它们的功能依赖于MOD输入（见上文）。它们安全的识别整个逻辑电位3.3V-15V范围内的信号。它们具有内置的4.7k下拉电阻，及施密特触发特性（见给定IGBT的专用参数表/3/）。INA或INB的输入信号任意处于临界值时，可以触发1个输入跃变。 SO1，SO2（状态输出）输出SOx是集电极开路三极管。没有检测到故障条件，输出是高阻。开路时，内部500uA电流源提升SOx输出到大约4V的电压。在通道“x”检测到故障条件时，相应的状态输出SOx变低电位（连接到GND）。二极管D1和D2（见图4）必须是肖特基二极管，而且只能在使用3.3V逻辑电位的时候使用。对于5V。15V逻辑电位，他们可以被忽略。2个SOx输出可以连接到一起，提供1个公共故障信号（e.g.对1相）。但是，建议单独评估状态信号，以达到快速准确的故障诊断。故障条件下，最大的SOx电流不应超过驱动器参数表/3/中的设定值。状态信号是怎样处理的a） 二次侧的故障（IGBT模块短路或电源欠压检测）立即传输到相应的SOx输出。在闭锁时间TB（参阅定时信息的相关参数表。）过去后，SOx输出自动复位（返回到高阻状态）。b） 一次侧电源欠压同时指示到2个SOx输出。当一次侧电源欠压消失时（参阅定时信息的相关参数表/3/），2个SOx输出自动复位（返回到高阻状态）。TB（调整闭锁时间TB的输入）该端子TB，允许通过连接1个外部电阻到GND（见图4），来减少工厂设定的闭锁时间。下文的等式计算管脚TB和GND之间的必须连接的电阻Rb的值，以设定要求的闭锁时间Tb（典型值）：Rbk=(7650+150*Tbms)/(99-Tbms)-6.8 20msTb0.25V/ns），以确保最小的延时抖动。特别是，如果输入信号INA和INB用1个RC网络滤波（例如短脉冲抑制），必须使用施密特触发缓冲器在INA和INB上产生1个高转换比率。l 对于所有的并联连接的驱动器，从主板到驱动连接器X1的接口电缆的长度差异应小于40cm，以确保额外的延时误差小于2ns。l 所有的驱动器必须工作在直接模式。半桥模式不适合2SP0115T的并联工作。l 在故障关断情况下，必须等到所有并联驱动器的故障反馈复位，以确保所有并联驱动器的闭锁时间已经过去。l 并联连接的驱动器的状态输出SO1和SO2可以单独评估，从而精确故障诊断，否则SO1和SO2也可以连接到一起。正常工作在正常开关工作状态（无故障反馈），并联驱动器可以像没有并联连接一样使用。所有并联的IGBT模块同步开通和关断。实验室测量已经表明很小的信号延时差异（5ns），以及很小的负门极电压差异（1.5uH）短路都已经考虑到了。但是，CONCEPT还是建议用户在特定应用时检查这一点。电源欠压如果电源欠压，相应的驱动器将发送1个故障反馈给相应的SOx输出，并立即关断相应的IGBT（s）。然后建议立即给所有并联的驱动器发送关断信号。然后，经过1个短暂的延时后，相应的IGBTs将会被关断。3电平或多电平拓扑如果2SP0115T驱动器被用于3电平或多电平拓扑，请参考应用手册AN-0901，在www.IGBT-D低电感分布有效钳位功能不能导致任何人忘记功率叠加的电感。由于多种原因，对于2SP0115T即插即用驱动器，仍然必须减少DC-link杂散电感到大约40nH100nH。参考目录/1/ “功率芯片智能调谐”Bodos Power System 2007年5月/2/ “SCALE 驱动器的描述和应用手册” CONCEPT/3/ 2SP0115Txxx-xxx SCALE-2即插即用驱动器参数表，CONCEPT/4/ “高压IGBT驱动器解决方案”，PCIM 欧洲杂志，2002年4月/5/ “智能并联”，Bodo的功率系统，2009年3月注意：这些资料可以在www.IGBT-D信息来源：SCALE-2驱动器参数表CONCEPT为功率MOSFETs和IGBTs，提供最广泛选择的门极驱动器，可满足几乎任何应用。包含所有参数表，应用说明和手册，技术信息和技术支持的最大的门极驱动电路网址是：www.IGBT-D特殊：定制的SCALE-2驱动器如果你需要的IGBT驱动器不包含在供货范围内，请直接联系CONCEPT或您的CONCEPT供货商。CONCEPT拥有超过20年的研发和生产功率MOSFET和IGBTs的智能门极驱动器的经验，并且已经提供了很多定制解决方案。技术支持CONCEPT提供专家帮助您解决难题。www.IGBT-D质量CT-Concept技术公司以提供高品质为核心使命。质量管理系统覆盖了产品研发和生产直至出厂的所有阶段。SCALE-2系列驱动器按照ISO90001：2000质量标准生产。免责声明参数表对设备进行详细描述，但不保证实现所有的特定特性。关于交付，性能或匹配性不会提供明示的或者暗示的保证。CT-Concept技术公司保留任何时间，不需提前通知，就可以修改技术数据和产品说明的权利。CT-Concept技术公司遵守常规的交货条款和条件。订购信息见www.IGBT-D参考www.IGBT-DCT-Concept技术公司使用通用的周期和发货条件。其他产品的信息对于适配其他高压或高功率IGBT模块的驱动器：直接链接：www.IGBT-D对于其他的驱动器，产品文件，评估系统和应用支持请链接：www.IGBT-D制造商CT-Concept技术公司智能电力电子Renferstrasse 15CH2504 Biel-BienneSwitzerlandTel. 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