PDF《大功率 IGBT 驱动器 2SD315A 的分析与测试》

辅助电 源的功能是将输入的直流电能经过单端反激式变 换电路, 转换成两路隔离电源供输出驱动放大器使 用. 需注意逻辑输入部分的地与辅助电源的地之间 在驱动器内部没有进行电气连接. 第二功能模块是 电气隔离模块.它由两部分组成,一部分是两个传 递信号的脉冲变压器, 另一部分是传递功率的电源 变压器,通过它为驱动放大电路提供能量.电气隔 离电压可达4000VAC. 第三功能模块是驱动信号输 出,IGD ( Intelligent Gate Driver ,智能栅极驱动)主 要对信号变压器的信号进行解调和放大, 并检测辅 助电源的输出直流电压,当电压低至10.3V后,关断IGBT,同时对IGBT的短路和过流进行检测,并 进行故障存储和短路保护. (图一)2SD315A 2SD315A 2SD315A 2SD315A 结构框图

三、正常状态工作分析与测试 1) 内置 驱动电源:此驱 动器自带隔离型DC/DC 变换器作为驱动电源,其采用单端反激式 拓扑电路,振荡频率约为 340kHz,两个副边绕组 输出两路+16.8V 的电源电压, 单路最大输出功率 为3W.同时驱动输出级控制电路对电源电压幅 值进行监测. 原边有两路电源,在应用时需将其两 个GND 在外部进行连接. 2)选择工作模式:2SD315A 驱动器可工作于 直接和半桥两种不同的模式, 通过模式选择端来 设定不同的工作模式(当模式选择端 PIN8 接VDD 为直接模式;

接GND 为半桥模式).直接 模式下两路驱动输出信号由相对应的输入 PWM 控制信号决定, 两路输出之间没有任何关联. (输 出波形如图二所示).半桥模式下两路输出信号的 逻辑为互锁关系,当一路输出为高电平时,另一路 输出为低电平.输入端 InA 的输入脉冲信号为驱动 器两路输出的共同 PWM 信号源,而输入端 INB 则为 控制 PWM 信号输入是否有效的使能端. 当InB 输 入信号为高电平时,INA 输入信号为有效信号;

当INB 为低电平时,INA 输入信号为无效,两路驱动 输出都为低电平 (波形输出如下图三所示).半桥 模式下两路驱动输出信号之间的死区时间可以通 过原边的 RC1 和RC2 端外接不同的阻容来进行调 节. 输出2 输出1 InA InB -15V -15V 0V 0V +15V +15V +15V +15V ( ( ( (图二) ) ) )直接模式下工作波形 输出2 输出1 InA InB +15V 0V 0V -15V -15V +15V +15V +15V 死区时间 ( ( ( (图三) ) ) )半桥模式下工作波形 3)信号调制与解调:2SD315A 驱动器是通过 脉冲变压器实现控制级与功率级之间的信号隔离 与传输. 原边采用了集成 IC LDI001 对输入 PWM 控制信号进行逻辑处理与调制,将PWM 脉冲信号 调制为与其上升沿和下降沿相对应的尖脉冲, 通过 脉冲变压器将尖脉冲传递到次级. 次级再通过 IGD001 集成 IC 将尖脉冲解调还原为 PWM 脉 冲信号. 具体波形如图四所示: CH1 为控制输入的 PWM 信号;

CH2 为调制出到脉冲变压器的尖脉 冲;

CH3 为次级脉冲变压器的尖脉冲;

CH4 为解调后 的PWM 信号输出. ( ( ( (图四) ) ) )信号的调制与解调 4) 驱动输出级:2SD315A 驱动器输出级采 用全桥式放大电路,每三只 PNP 管并联运用,总 共有

12 只PNP 管组成一个全桥电路,每一路驱动 输出的峰值电流高达±18A,最大输出功率为每路 3W.在应用电路中 IGBT 所需的实现驱动功率与 IGBT 的实现开关频率、 IGBT 的栅极电荷以及驱动 电压的幅值有关. 具体计算公式为:PG=?sw x Qg x Ug.Qg 为栅极电荷,而驱动的峰值电流是由驱动电 压与栅极电阻决定,具体的计算公式如下: 最大驱动峰值电流: Igmax = ΔU / Rgmin ΔU = Ugon +O Ugoff O ;