PDF《C-Core 产品说明书》

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1 C-Core 产品说明书 概述 C-Core 驱动核是针对中小功率逆变器开发的专用智能 IGBT 驱动核, 可适用于两电 平,T 型三电平,NPC I 型三电平等多种拓扑.特别的,在NPC I 型三电平应用中,基于Firstack 数字驱动技术,解决了 NPC I 型三电平模块应用中错误时序,关断尖峰过 大等问题. 产品具有体积小, 应用方便, 可靠性高等特点, 广泛应用于 APF/SVG, UPS, 组串式光伏逆变器等电力电子产品. C-Core 是双通道驱动核,外围应用电路简单,客户无需在调试驱动核上投入精力, 即可安全可靠的驱动 IGBT. 图1产品照片 C-Core www.firstack.com 2018-08-27 Page

2 目录 概述.1 系统框架图

3 使用步骤及注意事项

4 机械尺寸图

5 引脚定义.6 驱动参数.7 主要功能说明.10 ? 短路保护.10 ? 欠压保护.10 ? 软关断

11 ? 故障管理系统.12 应用说明.15 ? VDC 端口.16 ? GND 端口

16 ? INX 端口.16 ? Fault 端口.16 ? OT 端口.16 ? GHX、GLX 端口.16 ? VCCX、COMX、VEEX 端口

16 ? TCX 端口.17 ? 门极电容 CgeX

17 ? 门极钳位二极管 DX2.17 NPC I 型三电平应用.18 订购信息.19 技术支持.19 法律免责声明.19 联系方式.19 C-Core www.firstack.com 2018-08-27 Page

3 系统框架图 图2系统框架图 C-Core 驱动核拥有两路隔离驱动电路以及强大的电源电路,只需简单的外围器件 即可实现 VCE 短路保护,欠压保护,软关断,脉冲异常保护以及智能故障管理. 当门极开通时,若没有发生短路故障,则主功率器件饱和导通,IGBT-CE 两端电压 接近于零,IGBT-CE 检测被复位,相应的软关断电路不启动;

若发生短路故障,门极开 通的过程中,主功率器件退出饱和,IGBT-CE 两端电压接近于母线电压,IGBT-CE 检测 被置位,相应的软关断电路被启动来保护主功率器件不被损坏,同时故障信号传输至原 边;

当原边没有 PWM 信号输入时,门极则一直处于负压关断状态. C-Core www.firstack.com 2018-08-27 Page

4 使用步骤及注意事项 驱动核简便使用的相关步骤如下: 1. 选择合适的驱动核 使用驱动核时,应注意该驱动核适配的适配板和 IGBT 模块型号.对于非指定 IGBT 模块无效,使用不当可能会导致驱动核、适配板和模块失效. 2. 将驱动核安装到 IGBT 模块上 对IGBT 模块或驱动器的任何处理都应遵循国际标准 IEC 60747-1 第Ⅸ章或 IEC61340-5-2 要求的静电敏感器件保护的一般规范(即工作场所、工具等必须符合这 些标准) . 如果忽视这些规范,IGBT、适配板和驱动核都可能会损坏. 3. 将驱动核连接到控制单元 将驱动核安装到适配板上,然后通过适配板接插件连接到控制单元,并为驱动核提 供合适的供电电压. 4. 检查驱动核功能 检查门极电压:对于关断状态,额定门极电压在相应的数据手册中给出,对于导通 状态, 该电压为 15V. 另请分别检查对应有控制信号和无控制信号时驱动核的输入电流. 这些测试应在安装前进行,因为安装后可能无法接触到门极端子. 5. 设置和测试功率单元 系统启动之前, 建议用单脉冲或双脉冲测试方法分别检查每个 IGBT 模块.Firstack 特别建议用户要确保 IGBT 模块即使在最恶劣的条件下也不会超过 SOA 规定的工作 范围,因为这强烈依赖于具体的变换器结构. C-Core www.firstack.com 2018-08-27 Page

5 机械尺寸图 图3驱动核结构尺寸图 图4驱动核封装尺寸图 推荐尺寸 序号 推荐接插针焊盘尺寸 推荐通孔尺寸

1 Ф=1.5mm Ф=0.9mm C-Core www.firstack.com 2018-08-27 Page

6 引脚定义 输入信号 P1 引脚定义: 引脚 命名 注释 引脚 命名 注释

1 IN1 外管 PWM 信号 On=15V/Off=0V

2 Fault 故障汇总信号 正常=15V/故障=0V

3 IN2 内管 PWM 信号 On=15V/Off=0V

4 OT 温度反馈信号(预留) NC

5 VIN 原边 15V 电源

6 GND 原边参考地 INNER P2 引脚定义: 引脚 命名 注释 引脚 命名 注释

1 VEE2 副边内管负压

2 VCC2 副边内管+15V

3 COM2 副边内管参考地

4 GL2 副边内管关断信号

5 TC2 副边内管 VCE 信号

6 GH2 副边内管开通信号 OUTER P3 引脚定义: 引脚 命名 注释 引脚 命名 注释

1 VEE1 副边外管负压

2 VCC1 副边外管+15V

3 COM1 副边外管参考地

4 GL1 副边外管关断信号

5 TC1 副边外管 VCE 信号

6 GH1 副边外管开通信号 C-Core www.firstack.com 2018-08-27 Page

7 驱动参数 绝对最大额定值 参数 备注 最小 最大 单位 VDC 对地

0 16 V 输入输出逻辑电平 对地

0 16 V 故障返回口电流能力 故障状态下

0 8 mA 门极最大输出电流 -20

20 A 单路输出功率 环境温度 85℃

4 W 测试电压(50Hz/1min) 原边对副边

2500 VRMS 副边对副边

2500 VRMS 工作温度 -40 +85 ℃ 存储温度 -40 +85 ℃ 推荐工作条件 参数 备注 最小值 典型值 最大值 单位 VDC 14.5

15 15.5 V INX 高电平

10 15 15.5 V INX 低电平

0 0.05 V Fault 高电平 14.5

15 15.5 V Fault 低电平

0 0.05 V C-Core www.firstack.com 2018-08-27 Page

8 电气特性 电源 备注 最小值 典型值 最大值 单位 电源电流 不带载,注10.14 A 耦合电容 原副边

8 pF 电源监测 阈值

13 V 输入输出逻辑 输入阻抗 9.6 kΩ 短路保护 VCE 监测阈值 8.2 8.6 V 响应时间(INNER) 注28.6 us 响应时间(OUTER) 注26.6 us 阻断时间

90 ms 时间特性 开通延时(INNER) 注3668 ns 开通延时(OUTER) 注3708 ns 关断延时(INNER) 注4750 ns 关断延时(OUTER) 注4730 ns 上升时间(INNER) 注510 ns 上升时间(OUTER) 注512 ns 下降时间(INNER) 注6208 ns C-Core www.firstack.com 2018-08-27 Page

9 下降时间(OUTER) 注6206 ns 故障保持时间

40 ms 电气绝缘 爬电距离 原副边,注76.6 mm 副副边

10 mm 电气间隙 原副边 6.6 mm 副副边 6.6 mm 除非有特殊说明,所有的数据都是基于+25℃环温以及 VIN=15V 下测试 注解说明: 1. 电源电流:驱动核连接 IGBT,无PWM 输入;

2. 响应时间:从发生故障到开始执行软关断的时间;

3. 开通延时:不连接 IGBT 的条件下,从驱动输入的 PWM 信号上升沿传输到副边门极驱动 上升沿所需的时间;

4. 关断延时:不连接 IGBT 的条件下,从驱动输入的 PWM 信号下降沿传输到副边门极驱动 下降沿所需的时间;

5. 上升时间: 不连接 IGBT 的条件下,从门极关断电压(-15V)的10%至门极开通电压 (+15V)的90%的时间量;

6. 下降时间: 不连接 IGBT 的条件下,从门极开通电压(+15V)的90%至门极关断电压 (-15V)的10%的时间量;

7. 爬电距离:参照 IEC61800-5-1-2007,满足海拔 2km 以下,污染等级

2 的基本绝缘要求. C-Core www.firstack.com 2018-08-27 Page

10 主要功能说明 ? 短路保护 驱动核通过检测 IGBT 开通时的集电极电压 VCE 来判断 IGBT 是否处于短路状态. 集电极电压通过高压二极管来检测.当VCE 电压超过设定阈值,CPLD 判定 IGBT 处于 短路状态,驱动将启动软关断,将IGBT 缓慢关断,同时将故障信号反馈给上位机. 图5VCE 退饱和检测电路 ? 欠压保护 驱动核检测原边电源电压,当原边正电压低于阈值电压时,驱动核将判定发生了欠 压故障,驱动将启动软关断,同时将故障信号反馈给上位机. 对于 IGBT 桥臂, Firstack 智能驱动强烈建议不要让桥臂中的任一个 IGBT 工作在欠 压状态. 由于 CCG 的存在, 当桥臂中的某个 IGBT 开通时, 其带来的高 dv/dt 可通过 CCG 耦合到另一个 IGBT,导致另一个 IGBT 微导通.同时,较低的门极电压,将增大 IGBT 的开关损耗. C-Core www.firstack.com 2018-08-27 Page

11 ? 软关断 当发生短路直通时,IGBT 会迅速退饱和,其两端的电压 VCE 会达........