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超大功率IGBT单管驱动器,最大输出电流20A,最大输出电荷20uC。
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三段式完善的过电流保护功能,先降栅压,再延迟判断,确实短路时实行软关断,并封锁短路信号以执行一个完整的保护过程。
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可按默认值直接使用,也可根据需要调节盲区时间、延迟判断时间、软关断的速度、故障后再次启动的时间。
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IGBT短路时的集射极电压阈值的设定可用电阻精细调节,也可使用传统的稳压管调节。
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使用单一电源,驱动器内部设有负压分配器,减少了外部元器件。
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IGBT的栅极充电和放电速度可分别调节。
驱动特性(除另有指定外,均为在以下条件时测得:Ta=25℃,Vp=24V,Fop=50KHz,模拟负载电容CL=220nF)
参数 |
符号 |
测试条件 |
最小值 |
典型值 |
最大值 |
单位 |
输入脉冲电流幅值 |
Ipwm |
|
9 |
10 |
12 |
mA |
输出电压 |
VOH |
|
|
14.5 |
|
V |
VOL |
|
-8.5 |
|
V |
输出电流 |
IOHP |
Fop=20KHz Ton=2μS |
|
20 |
|
A |
IOLP |
|
-20 |
|
A |
栅极电阻 |
Rg |
|
0.5 |
|
|
Ω |
输出总电荷 |
Qout |
参见本表下的图线 |
|
20 |
|
uC |
工作频率 |
Fop |
参见本表下的图线 |
0 |
|
100 |
KHz |
占空比 |
δ |
|
0 |
|
100 |
% |
最小工作脉宽 |
Tonmin |
CL=100nF |
|
0.5 |
|
μS |
上升延迟 |
Trd |
|
|
0.4 |
0.6 |
μS |
下降延迟 |
Tfd |
|
0.5 |
0.7 |
μS |
上升时间 |
Tr |
Rg=1Ω,CL=220nF |
|
0.6 |
|
μS |
下降时间 |
Tf |
|
0.6 |
|
μS |
绝缘电压 |
VISO |
50Hz/1 min |
|
3500 |
|
Vrms |
共模瞬态抑制 |
CMR |
|
|
30 |
|
KV/μS |
驱动电源
参 数 |
符号 |
测 试 条 件 |
最小值 |
典型值 |
最大值 |
单位 |
输入电压 |
Vp |
|
23 |
24 |
25 |
V |
输入电源电流
|
Id |
CL=0 |
|
20 |
|
mA |
Fop=50KHz,CL=220nF,Vp=24V |
330 |
环境温度 |
符号 |
测 试 条 件 |
最小值 |
典型值 |
最大值 |
单位 |
工作温度 |
Top |
|
-30 |
|
70 |
℃ |
存储温度 |
Tst |
|
-40 |
|
120 |
℃ |
短路保护性能(除另有指定外,均为在以下条件时测得:Ta=25℃,Vp=24V,Fop=50KHz,模拟负载电容CL=220nF)
参数 |
符号 |
测试条件 |
最小值 |
典型值 |
最大值 |
单位 |
保护动作阈值(1) |
Vn |
用户设置,典型值为缺省值 |
|
7.5 |
|
V |
保护盲区(2) |
Tblind |
用户设置,最小值为缺省值 |
2.2 |
|
|
μS |
初始栅压降落 |
Vdrop |
|
|
5 |
|
V |
延迟判断时间(3) |
Tdelay |
用户设置,最小值为缺省值 |
2 |
|
|
μS |
软关断时间(4) |
Tsoft |
用户设置,最小值为缺省值 |
5.5 |
|
|
μS |
故障后再启动时间(5) |
Trst |
用户设置,典型值为缺省值 |
|
1.1 |
|
mS |
故障信号延迟 |
Tflt |
|
|
0.2 |
|
μS |
故障信号输出电流 |
Iflt |
|
|
8 |
10 |
mA |
1. 触发过流保护动作时的7脚对16脚的电压。当7脚对16脚(即IGBT的发射极)的电位升高到7.5V时启动内部的保护机制,在6、12脚间接一个电阻Rn可以降低过流保护的阈值。具体关系是Rn/Vn(KΩ/V)=∞/7.5,220/7,100/6.4,68/6,47/5.6,36/5.1,27/4.7,22/4.3,18/3.9,15/3.6,12/3.2,10/2.8,8.2/2.5。为安全起见,用户调试时可以先接比预算值稍小的电阻,提高保护灵敏度。
2. 检测到IGBT集电极的电位高于保护动作阈值后到开始降栅压的时间。因为各种尖峰干扰的存在,为避免频繁的保护影响开关电源的正常工作,设立盲区是很有必要的。在5、12脚间接一个电容Cblind可以调大盲区时间,关系为Cblind/Tblind(pF/μS)=0/2.2,47/4.5,100/6.8。
3. 初始栅压开始降低Vdrop到驱动器开始软关断IGBT之间的时间。在Tdelay时间内,如果过流信号消失,则驱动器认为这种过流不属于真正的短路,无需中断电源的正常工作,从而恢复原来的驱动电平。如果过流信号继续存在,则将进入软关断的进程。在8和12脚间接一个电容Cdelay,可以设定延迟判断时间Tdelay,关系为Cdelay/Tdelay(pF/μS)=0/2.1,47/3.7,100/5.4。
4. 驱动脉冲电压从Voh-Vdrop降到0电平的时间。在10、12脚接一个电容Csoft,可加大软关断时间,关系为Csoft/Tsoft(nF/μS)=0/5.5,2.2/7,4,7/8.3。
软关断开始后,驱动器封锁输入PWM信号,即使PWM信号变成低电平,也不会立即将输出拉到正常的负电平,而要将软关断断过程进行到底。软关断开始的时刻,驱动器的12脚输出低电平报警信号,一般要接一个光耦,将信号传送给控制电路。
5. 短路故障发生后,驱动器软关断IGBT,如果控制电路没有采取动作,则驱动器再次输出驱动脉冲的间隔时间。在13、12脚接一个电容Creset,可延长再次启动的时间,关系为Creset/Trst(nF/mS)=0/1.15,1/2.3,2/3.45,基本线性关系。
过流保护曲线:
曲线说明:
过流信号指的是驱动器内部输入到过流检测单元的信号,并不完全等同于实际的短路信号。图中第二个短路信号以及相应的输出波形是生产厂家在测试时给出的。如果实际的短路情况如第二个过流信号,则软关断后IGBT较高的集电极电位仍被视为过流信号,因此驱动器将软关断进行到底,并在"故障后再启动时间Trst"后恢复输出。
原理框图
外形尺寸
1. R1控制输入电流为10mA,C1=470P。
2. 滤波电容Cc、Ce、Cp必须就近接在管脚处,可用47μF电解电容,同时必须再各并联1个0.47~1μF的Cbb电容和1个10nF的高频瓷片电容。
3. Rg=0.5-10Ω。Rge>=4K7/0.25W。
4. 电容Cblind、Creset、Cdelay、Csoft一般可以不要。
5. Rg1控制栅极的充电速度,Rg2控制放电速度,可以只用一个。
6. R2=4K7。
7. 隔离反馈二极管Dhv应选用高压快恢复管,如HER107、FUR1100等。
8. KA102短路保护特性的测试请参见:短路保护功能测试 。
9. 静态输出波形的测试请参见:正常输出波形的测试。
管脚说明:
1、2:信号输入端,1端接正,2端接负。
3、4:空脚。
5:盲区时间设定端。
6:过流时的集电极发射极电压设置端。
7:IGBT电流检测端,接IGBT的集电极。
8:延迟判断时间设定端。
9:保留。
10:软关断时间设定端。
11:故障信号输出端。
12:驱动器内部的参考点COM
13:短路保护后再次启动时间设定端。
14:驱动器的辅助电源Vp的正输入端,也是驱动器内部正电源的Vcc端。
15:接IGBT的发射极。
16:驱动器的辅助电源Vp的负输入端,也是驱动器内部负电源的Vee端。
17、18:驱动器正脉冲输出端,接IGBT的栅极。
19、20:驱动器负脉冲输出端,接IGBT的栅极。