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大功率IGBT驱动模块特性分析及应用—姜 大功率IGBT驱动模块特性分析及应用—姜涛、王政翱 2011年08月15日 　　重要提醒：系统检测到您的帐号可能存在被盗风险，请尽快查看风险提示，并立即修改密码。 | 关闭 　　网易博客安全提醒：系统检测到您当前密码的安全性较低，为了您的账号安全，建议您适时修改密码 立即修改 | 关闭 　　大功率IGBT驱动模块特性分析及应用—姜涛、王政翱 　　2011-08-15 00:24:02| 分类： 默认分类| 标签：|字号大中小 订阅 随着电力电子技术的发展，IGBT（尽缘栅双极性晶体管）得到了广泛应用。IGBT具有耐高压、耐大电流、高速和低饱和压降等特点,在高压变频器、风机变流器、太阳能并网逆变器等电力电子产品中得到广泛应用。驱动电路作为控制电路和功率半导体器件之间的桥梁,其性能决定着系统的可靠性,驱动电路设计不仅要有极高的可靠性和良好的电气隔离,还必须要关注电磁兼容、成本等诸多因素。本文详细分析瑞士CONCEPT公司第二代IGBT驱动模块2SC0435T特性及原理,并介绍其典型应用和设计要点。 　　1. 2SC0435T基本功能 　　2SC0435T是瑞士CONCEPT公司推出的基于其SCALE-2驱动内核的双通道、大功率驱动模块,与该公司广泛应用的上一代产品2SD315A相比,体积更小、有效管脚更少、集成度更高、可靠性更高、驱动能力更强、功能更多,有更广泛的应用范围及前景,能驱动目前市面上所有耐压小于1700V的IGBT,这款驱动模块内嵌的并联功能使得它支持驱动模块的并联,同时它还支持多电平拓扑结构,可应用于大功率高压变频器、逆变电源等行业。该驱动模块主要由输进逻辑驱动转化接口（LDI）、智能门级驱动（IGD）和隔离型DC/DC电源变换三部分组成。驱动模块内部基本框图如图1所示。LDI是将驱动模块输进的PWM信号进行整形和调制处理后,将驱动信号传递到变压器,通过变压器传递到IGBT侧驱动电路部分,同时也把通过变压器传递过来的IGBT侧驱动电路故障信息解析；LDO是将驱动信号进行解调和放大以驱动IGBT,在驱动IGBT的同时通过集成电路启动对IGBT的过流和短路保护等功能；隔离型DC/DC电源变换器是为驱动电路提供直流电源,最大驱动功率为4W, 输出驱动峰值电流可达到35A,隔离型DC/DC电源具有隔离交流4000V的能力。 　　图1 2SC0435T驱动模块内部框图 　　2. 关键技术分析 　　2.1专业集成电路 　　作为IGBT驱动电路的核心元件,2SC0435T采用了SCALE-2驱动内核,相比其上一代同产品2SD315A,具有更高的集成度,采用的全新设计的专业集成电路（ASIC）,分离元件降低了60%以上,降低成本的同时亦降低EMI,提高性价比。标有615N的芯片是infineon公司的双路N沟道MOSFET,应用于隔离型DC/DC电源原边变换电路中,标有2101S芯片是CONCEPT公司专门设计的LDI芯片,该芯片集成度极高,包括了模式选择、逻辑控制、死区时间产生、脉冲调制、封锁时间设置及故障锁存等任务,标有2114S的是IGD芯片,其主要功能是脉冲调制、放大、过流及短路保护、有源钳位等,标有220NO3MD的芯片是infineon公司的双路N沟道MOSFET,应用于隔离型DC/DC电源副边变换电路中[5]。ASIC芯片数量较第一代驱动内核产品有了明显减少,从而 PCB板设计上有更大的灵活性,在驱动模块顶层放置元件,在驱动模块底层放置大面积覆铜来提升散热性能和优化电磁兼容设计。 　　2.2有源钳位功能 　　2SC0435T较该公司第一代产品新增加的重要功能是有源钳位,有源钳位是一种钳位技术,即当IGBT的集电极和发射极之间电压即Vce超过一个预设门槛,有源钳位电路将会把功率管部分地打开,从而令功率管的集电极和发射极之间电压得到抑制,使得功率管保持工作在线性区,基本的有源钳位方法是在IGBT的集电极和门极之间用瞬态抑制二极管（TVS）建立一个反馈通道。2SC0435T设计了公司特有的高级有源钳位功能,方法是将反馈信号同时送进驱动模块IGBT侧的ACLx管脚,图2是2SC0435T应用电路中IGBT侧电路,分析电路,当图2中20Ω电阻右端的电位超过1.3V时,驱动模块内部的MOSFET就会渐进地进进关断状态,这样可以增加有源钳位的有效性,而且也可以减少TVS管的损耗,当图2中20Ω电阻右端的电位超过20V时,内部的MOSFET就会全部关闭。二极管D31、D41、D51选择耐压超过35V和整流电流值大于1A的肖特基二极管,D11和D21选择TVS管,根据IGBT电压等级和直流母线电压选择,选择不同的Rac1和Cac1可以得到不同的有源钳位的效果,在实际应用中确