PDF《ED64-2-E-33Z 产品说明书》

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1 ED64-2-E-33Z 产品说明书 概述 ED64-2-E-33Z 是基于 Firstack 专门针对新能源汽车开发的"高温,高性价比"即 插即用驱动器,能够稳定可靠的运行在 105℃的工作环境下,同时,该驱动器采用专业 的车用接插件(JST),适用于新能源大巴车、物流车等高温、高可靠性领域. 图1产品照片 ED64-2-E-33Z www.firstack.com 2018-12-21 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.11 ? 软关断.12 ? NTC 采样

13 门极电阻位置指示.14 订购信息.16 技术支持.16 法律免责声明.16 联系方式.16 ED64-2-E-33Z www.firstack.com 2018-12-21 Page

3 系统框架图 图2系统框架图 ED64-2-E-33Z 为EconoDUAL 两并联即插即用驱动板, 兼容 63mm 和64mm 间距,集成了软关断、短路保护、欠压保护等多项保护功能;

同时,ED64-2-E-33Z 采用 高温光耦传输 PWM 信号,确保在恶劣的 EMC 环境下 PWM 信号的传输可靠性与信号 完整性,为电驱可靠运行保驾护航. ED64-2-E-33Z www.firstack.com 2018-12-21 Page

4 使用步骤及注意事项 驱动器简便使用的相关步骤如下: 1. 选择合适的驱动器 使用驱动器时,应注意该驱动器适配的 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和模块失效. 2. 将驱动器安装到 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 和驱动器都可能会损坏. 3. 将驱动器连接到控制单元 将驱动器接插件连接到控制单元,并为驱动器提供合适的供电电压. 4. 检查驱动器功能 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器的输入电流. 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. ED64-2-E-33Z www.firstack.com 2018-12-21 Page

5 机械尺寸图 图3机械尺寸图 接插件厂家及型号 序号 标号 厂家 型号 推荐配套端子

1 P3 JST BM08B-CPTK-1A-TB 08CPT-B-2A ED64-2-E-33Z www.firstack.com 2018-12-21 Page

6 引脚定义 P3 引脚定义: 引脚 命名 注释 引脚 命名 注释

1 GND 15V 参考地

2 GND 15V 参考地

3 FAULT 故障返回信号

4 Temp NTC 温度采样信号

5 VIN 15V 供电

6 PWM_T 上管 PWM 信号

7 PWM_B 下管 PWM 信号

8 EN 使能信号 注: 1:PWM 信号逻辑为低开通,高关断,15V 电平逻辑;

2:故障返回信号 FAULT 逻辑为低正常,高故障,15V 电平逻辑;

3:NTC 温度采样信号 Temp,采集两路 NTC 信号,取温度最高的一路输出,0-5V 电压信号;

4:使能信号 EN,低电平发波,高电平封波,15V 电平逻辑 . ED64-2-E-33Z www.firstack.com 2018-12-21 Page

7 驱动参数 绝对最大额定值 参数 备注 最小 最大 单位 VIN 对地

0 15.5 V 输入逻辑电平 对地

0 15 V 输出逻辑电平 对地

0 15 V 门极最大输出电流 -15

15 A 单路输出功率 环境温度≤25℃

4 W 环境温度≤85℃

4 W 环境温度≤105℃ 2.5 W 测试电压(50Hz/1min) 原边对副边

5000 VRMS 副边对副边

5000 VRMS 工作温度 -40

105 ℃ 存储温度 -40

105 ℃ 推荐工作条件 参数 备注 最小值 典型值 最大值 单位 VIN 对地 14.5

15 15.5 V PWM_X 对地 14.5

15 15.5 V ED64-2-E-33Z www.firstack.com 2018-12-21 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10.07 A 耦合电容 原副边 注210 pF 电源监测 欠压阈值 13.5 V 输入输出逻辑 输入阻抗

15 kΩ 开通阈值 注36.8 V 关断阈值 注47.0 V FAULT(故障)

15 V 短路保护 VCE 监测阈值 7.6 V 响应时间 注58.3 us 阻断时间

100 ms 时间特性 开通延时 注6210 ns 关断延时 注7400 ns 上升时间 注8200 ns 下降时间 注9250 ns 故障保持时间

100 ms 输出电平 高电平

15 V 低电平 -8 V ED64-2-E-33Z www.firstack.com 2018-12-21 Page

9 电气绝缘 爬电距离 原副边,注10

8 mm 副副边

7 mm 电气间隙 原副边

8 mm 副副边

7 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:在没有输入任何 PWM 信号,但连接 IGBT 模块;

2. 耦合电容:耦合电容值在表中所给值范围之内;

3. 开通阈值:开通时电平翻转时刻的输入电压值;

4. 关断阈值:关断时电平翻转时刻的输入电压值;

5. 响应时间:短路保护响应时间指从发生故障到开始执行软关断;

6. 开通延时:从原边输入的 PWM 信号下降沿传输到副边门极驱动上升沿所需的时间;

7. 关断延时:从原边输入的 PWM 信号上升沿传输到副边门极驱动下降沿所需的时间;

8. 上升时间:从门极关断电压(-8V)的10%至门极开通电压(+15V)的90%的时间量;

9. 下降时间:从门极开通电压(+15V)的90%至门极关断电压(-8V)的10%时间量;

10. 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. ED64-2-E-33Z www.firstack.com 2018-12-21 Page

10 主要功能说明 ? PWM 互锁 运行时,当上位机工作异常,或者传输线受到干扰时,有可能使得原本互补的 上下管的控制指令出现同高的现象.在桥臂结构中,同高的控制指令将同时开通上 下管,引起模块退饱和,产生大量的热,严重时将损坏模块. 这一问题,驱动器集成了 PWM 互锁功能,当发现上下管两路的 PWM 指令同 时为高时,驱动将自动忽略高的指令,但不会返回故障信息. 图4PWM 互锁时序图 ED64-2-E-33Z www.firstack.com 2018-12-21 Page

11 ? 短路保护 驱动电路通过检测 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,驱动判定 IGBT 处 于短路状态,驱动将启动软关断,将IGBT 缓慢的关断, 同时将故障返回给上位机. 图5VCE 退饱和检测电路 ? 欠压保护 驱动板同时监测副边侧正负电源. 当副边侧正电压或者负电压低于阈值电压时, 驱动电路将判定发生了欠压故障,驱动电路将自动封锁 IGBT,同时反馈一个故障信号 给上位机.当故障消除后,再经过阻断时间(block time),原边的故障口会自动复位. 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 CGC 的存在,当桥臂中的某个 IGBT 开通时,其带来的高 dv/dt 可通过 CGC 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. ED64-2-E-33Z www.firstack.com 2018-12-21 Page

12 ? 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 会达到直流母线电压;

而流过 IGBT 的电流 IC,会达到额定电流的

4 倍甚至更多,取决于 IGBT 的类型及门极 电压.这时,IGBT 所消耗的功率,会瞬时达到兆瓦级.如果不能在很短的时间内减小 短路电流,IGBT 会因为芯片过热而烧毁.然而,如果短路时的关断速度像正常关断一 样快,会产生很大的 di/dt,由于寄生电感的存在,该di/dt 会在 IGBT 两端带来很大的 电压尖峰, 使得 IGBT 过压击穿. 为了解决短路时巨大的关断尖峰,Firstack 智能驱动电路引入了软关断技术.在IGBT 发生短路直通时, 在保证短路时间不超过 10us 的前提下, 通过缓慢的降低门极电 压VGE,既保证了 IGBT 芯片不会因为过温烧毁,也有效降低了 di/dt,避免了关断时的 电压尖峰,保证了 IGBT 的安全. 图6FF450R12ME4 在540V 下的短路波形 图6显示的是由 Firstack IGBT 驱动电路控制的 1200V/450A IGBT 在直流母线 为540V 时的短路波形.短路电流峰值 2740A(6 倍额定电流),在软关断的作用下, IC 缓慢下降,VCE 几乎没有任何的过冲,有效安全的关闭了 IGBT. VCEmax=676V ISC1max=2740A ISC2max=2460A t=2us/div ED64-2-E-33Z www.firstack.com 2018-12-21 Page

13 ? NTC 采样 随着模块封装技术的进步, 越来越多的模块内部开始集成温度传感器, NTC 就是其 中的一种方式,像PrimePACKTM、EconoDUALTM 等模块,内部就集成了 NTC.NTC 位于 DCB 上,与芯片有几毫米的距离,但是当芯片失效时产生的电弧,可能碰到 NTC, 因此在处理 NTC 时,出于安规的考虑,需要满足 EN50178 规范. Firstack 智能驱动集成了温度检测电路,实时对 NTC 信号进行检测并处理,然后 通过隔离器件返回给上位机. 图7NTC 采样电路示意图 ED64-2-E-33Z 温度传递函数为:UNTC=7.5/(5*RNTC+1) ,RNTC(kΩ) ,UNTC (V) 温度(℃)

0 25

45 65

85 105 RNTC (kΩ) 14.343 5.000 2.424 1.281 0.726 0.438 UNTC(V) 0.103 0.288 0.572 1.013 1.619 2.353 表1NTC 采样电路温度电压对应表 ED64-2-E-33Z www.firstack.com 2018-12-21 Page

14 门极电阻位置指示 图8门极电阻位置指示图 门极电阻计算公式 RGON RGOFF 上管 R30//R47;

R134//R135;

R65//R77+R30//R47;

R117//R126+R134//R135 下管 R4//R5;

R23//R25;

R12//R13+R4//R5;

R16//17+R23//R25 ED64-2-E-33Z www.firstack.com 2018-12-21 Page

15 常用模块的门极阻值表 IGBT 型号 RGON RGOFF FF450R12ME4 1.2Ω 5.3Ω FF600R12ME4 1.2Ω 5.3Ω 2MBI450VN-120-50 1.2Ω 5.3Ω 2MBI600VN-120-50 1.2Ω 5.3Ω ED64-2-E-33Z www.firstack.com 2018-12-21 Page

16 订购信息 ED64-2-E-33Z 可以支持多个厂家不同型号的 EconoDUALTM 模块,在选购时,请 在驱动型号后面,添加模块型号,以便我们提供最符合您需求的驱动. 选购时,请提供具体的驱动型号,格式如下:ED64-2-E-33Z-xxx,xxx 表示具体 的模块型号,如ED64-2-E-33Z-FF600R12ME4. 技术支持 Firstack 专业的团队会为您提供业务咨询、技术支持、产品选型、价格与交货周期 等相关信息,保证在

48 小时内针对您的问题给予答复.

24 小时技术服务热线:4001-577-522 法律免责声明 本说明书对产品做了详细介绍,但不能承诺提供具体的参数对于产品的交付、性能 或适用性.本文不提供任何明示或暗示的担保或保证. Firstack 保留随时修改技术数据及产品规格,且不提前通知的权利.适用 Firstack 的一般交付条款和条件. 联系方式

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