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高壓IGBT模塊2SD315AI-33的應(yīng)用研究
摘要：介紹了一種新型高性能高壓IGBT集成驅(qū)動模塊2SD315AI-33的管腳功能和工作原理，同時還給出了該模塊與同類產(chǎn)品相比的顯著性能特點，介紹了2SD315AI-33在“雙逆變器－電機”能量互饋式交流傳動試驗系統(tǒng)中的應(yīng)用方法，討論了在實際應(yīng)用中的注意事項。２ＳＤ３１５ＡＩ－３３是瑞士ＣＯＮＣＥＰＴ公司專為３３００Ｖ高壓ＩＧＢＴ的可靠工作和安全運行而設(shè)計的驅(qū)動模塊，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，能同時驅(qū)動兩個ＩＧＢＴ 模塊，可提供±１５Ｖ的驅(qū)動電壓和±１５Ａ的峰值電流，具有準確可靠的驅(qū)動功能與靈活可調(diào)的過流保護功能，同時可對電源電壓進行欠壓檢測，工作頻率可達兆赫茲以上；電氣隔離可達到６０００ＶＡＣ。
１ ２ＳＤ３１５ＡＩ－３３簡介
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個管腳。具體功能如下：
１，２腳（ＶＤＤ）：信號電源；
３腳（ＳＯ１）：通道１狀態(tài)輸出；
４腳（ＶＬ／Ｒｅｓｅｔ）： 定義邏輯電平／錯誤信號復位；
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)動電源；
１８～２２腳（ＧＮＤ）：ＤＣ／ＤＣ驅(qū)動電源地；
２３腳（Ｌｓ２）：通道２的狀態(tài)顯示端；
２４腳（Ｃ２）：通道２的集電極檢測端；
２５腳（Ｒｔｈ２）： 通道２的閾值電阻端；
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的集電極檢測端；
３７腳（Ｒｔｈ１）：通道１的閾值電阻端；
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；
●邏輯信號輸入電平：ＶＤＤ；
●門極峰值電流Ｉｏｕｔ：±１８Ａ；
●內(nèi)部開關(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)?
●輸入輸出延遲開通時間ｔｐｄ?ｏｎ?：３００ｎｓ；
●關(guān)斷時間ｔｐｄ(ｏｆｆ)：３５０ｎｓ；
●短路或欠壓保護阻斷時間：１ｓ；
●輸出上升時間ｔｒ(ｏｕｔ)：１６０ｎｓ；
●輸出下降時間ｔｆ(ｏｕｔ)：１３０ｎｓ；
●最大電壓上升率：１００ｋＶ／μｓ。
２ 工作原理及性能特點
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)動輸出及邏輯保護電路組成。
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信號不能直接通過脈沖變壓器，尤其是當脈沖信號的頻率和占空比變化較大時，尤為困難。ＬＤＩ００１就是專門為此而設(shè)計的，此專用集成芯片的功能主要是對輸入的ＰＷＭ信號進行編碼，以使之可通過脈沖變壓器進行傳輸。由于該器件內(nèi)部帶有施密特觸發(fā)器，因此對輸入端信號無特殊的邊沿陡度要求，并能提供準靜態(tài)的狀態(tài)信號反饋。將其設(shè)計為集電極開路方式，可以適應(yīng)任何電平邏輯，并可直接產(chǎn)生死區(qū)時間。以上優(yōu)點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)動輸出及邏輯保護電路的核心芯片是ＩＧＤ００１。它將變壓器接口、過流短路保護、阻斷邏輯生成、反饋狀態(tài)記錄、供電監(jiān)視和輸出階段識別等功能都已集成在一起。每個ＩＧＤ用于一個通道，其具體功能是對脈沖變壓器傳來的ＰＷＭ信號進行解碼，對ＰＷＭ信號進行功率放大，對ＩＧＢＴ的短路、過流及電源的欠壓檢測保護，并向ＬＤＩ反饋狀態(tài)，以產(chǎn)生短路保護的響應(yīng)時間和阻斷時間等。
２．２ 性能特點
２ＳＤ３１５ＡＩ－３３與其它驅(qū)動器相比具有以下幾個顯著的特點：
（１）可靈活定義邏輯電平；
（２）可自由選擇工作模式；
（３）具有短路和過流保護功能；
（４）具有欠壓監(jiān)測功能；
（５）可動態(tài)設(shè)定短路保護閾值
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３．１ 應(yīng)
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