高压IGBT模块2SD315AI-33的应用研究
●输入输出延迟开通时间ｔｐｄ?ｏｎ?：３００ｎ电感厂家ｓ；
●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。
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磁珠电感组成。
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Ｉ工字电感ＧＢＴ 模块ＦＺ１２００Ｒ３３ＫＦ１。该器件的电压等级为３３００Ｖ，电流等级为１２００Ａ。根据ＦＺ１２００Ｒ３３ＫＦ１对驱动保护电路的要求以及２Ｓ共模电感Ｄ３１５ＡＩ－３３驱动模块的性能特点，笔者设计了ＩＧＢＴ的驱动保护电路，具体如图３所示。
该电路由输入保护、电源保护、上电复位、死区时间设定及与ＩＧＢＴ的接口电路几部分组成，该电路工作于半桥模式。以下分别予以介绍：
输入保护：通常驱动板通过引线与控制电路相连，因此，应对驱动电路的输入ＩｎｐｕｔＡ和ＩｎｐｕｔＢ给予适当地保护，以便在掉电或输入信号呈高阻时，输入端能够通过电阻Ｒｘ１接地。电容Ｃｘ１的作用是抑制输入端出现的短脉冲或有害的尖峰脉冲。该电路会产生大约１μｓ的信号延迟。
电源保护：在一定的模压电感器情况下，如果驱动器外部发生短路（如ＩＧＢＴ毁坏或短路），则驱动模块内部的ＤＣ／ＤＣ变换器可能会导致电源线短路。故设计时在ＶＤＤ端增加了一个熔断器，以保证在出现故障时电路板不致毁坏。图中的１６Ｖ稳压管Ｚ２用于过压保护。
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