高压IGBT模块2SD315AI-33的应用研究

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增大字体作者：佚名来源：本站整理发布时间：2009-01-10 22:44:52

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摘要：介绍了一种新型高性能高压IGBT集成驱动模块2SD315AI-33的管脚功能和工作原理，同时还给出了该模块与同类产品相比的显著性能特点，介绍了2SD315AI-33在“双逆变器－电机”能量互馈式交流传动试验系统中的应用方法，讨论了在实际应用中的注意事项。

关键词：IGBT 驱动模块 2SD315AI-33 逆变器

２ＳＤ３１５ＡＩ－３３是瑞士ＣＯＮＣＥＰＴ公司专为３３００Ｖ高压ＩＧＢＴ的可靠工作和安全运行而设计的驱动模块，它以专用芯片组为基础，外加必需的其它元件组成。该模块采用脉冲变压器隔离方式，能同时驱动两个ＩＧＢＴ模块，可提供±１５Ｖ的驱动电压和±１５Ａ的峰值电流，具有准确可靠的驱动功能与灵活可调的过流保护功能，同时可对电源电压进行欠压检测，工作频率可达兆赫兹以上；电气隔离可达到６０００ＶＡＣ。

１　２ＳＤ３１５ＡＩ－３３简介

１．１外形及管脚功能

图１所示为２ＳＤ３１５ＡＩ－３３的外形图，该芯片共有４４个管脚。具体功能如下：

１，２脚（ＶＤＤ）：信号电源；javascript:window.open(this.src);" style="cursor:pointer;"/>

３脚（ＳＯ１）：通道１状态输出；

４脚（ＶＬ／Ｒｅｓｅｔ）：定义逻辑电平／错误信号复位；

５脚（ＲＣ１）：通道１死区ＲＣ网络；

６脚（ＩｎＢ）：ＰＷＭ２／ＥＮＡＢＬＥ；

７脚（ＲＣ２）：通道２死区ＲＣ网络；

８脚（ＭＯＤ）：模式选择；

９脚（ＳＯ２）：通道２状态输出；

１０脚（ＩｎＡ）：ＰＷＭ１／ＰＷＭ；

１１，１２脚（ＧＮＤ）：１５Ｖ电源地；

１３～１７脚（ＶＤＣ）：ＤＣ／ＤＣ驱动电源；

１８～２２脚（ＧＮＤ）：ＤＣ／ＤＣ驱动电源地；

２３脚（Ｌｓ２）：通道２的状态显示端；

２４脚（Ｃ２）：通道２的集电极检测端；

２５脚（Ｒｔｈ２）：通道２的阈值电阻端；

２６，２７脚（Ｅ２）：通道２的发射极；

２８脚（Ｖｉｓｏ２）：通道２的ＤＣ／ＤＣ输出侧电源；

２９，３０脚（ＣＯＭ２）：通道２的ＤＣ／ＤＣ输出侧地；

３１，３２脚（Ｇ２）：通道２的栅极；

３３，３４脚（ＮＣ）：未用；

３５脚（Ｌｓ１）：通道１的状态显示端；

３６脚（Ｃ１）：通道１的集电极检测端；

３７脚（Ｒｔｈ１）：通道１的阈值电阻端；

３８，３９脚（Ｅ１）：通道１的发射极；

４０脚（Ｖｉｓｏ１）：通道１的ＤＣ／ＤＣ输出侧电源；

４１，４２脚（ＣＯＭ１）：通道１的ＤＣ／ＤＣ输出侧地；

４３，４４脚（Ｇ１）：通道１的栅极。

１．２主要参数

２ＳＤ３１５ＡＩ－３３的极限参数如下

●供电电压ＶＤＤ和ＶＤＣ：１６Ｖ；

●逻辑信号输入电平：ＶＤＤ；

●门极峰值电流Ｉｏｕｔ：±１８Ａ；

●内部开关电源输出功率：６Ｗ；

●输入输出隔离电压：６０００ＶＡＣ５０Ｈｚ／ｍｉｎ　；

●工作温度：－４０～８５℃；

下面是２ＳＤ３１５ＡＩ－３３的主要电参数

●输入输出延迟开通时间ｔｐｄｏｎ　：３００ｎｓ；

●关断时间ｔｐｄ(ｏｆｆ)：３５０ｎｓ；

●短路或欠压保护阻断时间：１ｓ；

●输出上升时间ｔｒ(ｏｕｔ)：１６０ｎｓ；

●输出下降时间ｔｆ(ｏｕｔ)：１３０ｎｓ；

●最大电压上升率：１００ｋＶ／μｓ。
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２　工作原理及性能特点

２．１工作原理

图２为２ＳＤ３１５ＡＩ－３３的功能框图。它主要由ＤＣ／ＤＣ转换电路、输入处理电路、驱动输出及逻辑保护电路组成。

ＤＣ／ＤＣ转换电路的功能是将输入部分与工作部分进行隔离。而其输入处理电路由ＬＤＩ００１及其外围电路组成。由于控制电路产生的ＰＷＭ信号不能直接通过脉冲变压器，尤其是当脉冲信号的频率和占空比变化较大时，尤为困难。ＬＤＩ００１就是专门为此而设计的，此专用集成芯片的功能主要是对输入的ＰＷＭ信号进行编码，以使之可通过脉冲变压器进行传输。由于该器件内部带有施密特触发器，因此对输入端信号无特殊的边沿陡度要求，并能提供准静态的状态信号反馈。将其设计为集电极开路方式，可以适应任何电平逻辑，并可直接产生死区时间。以上优点使得接口既易用又灵活，从而省去了其它专用电路所必需的许多外围器件。

驱动输出及逻辑保护电路的核心芯片是ＩＧＤ００１。它将变压器接口、过流短路保护、阻断逻辑生成、反馈状态记录、供电监视和输出阶段识别等功能都已集成在一起。每个ＩＧＤ用于一个通道，其具体功能是对脉冲变压器传来的ＰＷＭ信号进行解码，对ＰＷＭ信号进行功率放大，对ＩＧＢＴ的短路、过流及电源的欠压检测保护，并向ＬＤＩ反馈状态，以产生短路保护的响应时间和阻断时间等。

２．２性能特点

２ＳＤ３１５ＡＩ－３３与其它驱动器相比具有以下几个显著的特点：

（１）可灵活定义逻辑电平；

（２）可自由选择工作模式；

（３）具有短路和过流保护功能；

（４）具有欠压监测功能；

（５）可动态设定短路保护阈值

３　２ＳＤ３１５ＡＩ－３３在实际中的应用

３．１应用实例

笔者所在实验室中正在设计的“双逆变器－电机”能量互馈式交流传动试验系统由于采用专为电力机车所设计的３００ｋＷ异步电机，故逆变器和变流器的主开关器件选用的是ＥＵＰＥＣ公司的高压ＩＧＢＴ模块ＦＺ１２００Ｒ３３ＫＦ１。该器件的电压等级为３３００Ｖ，电流等

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