新型IGBT/MOSFET驅(qū)動(dòng)模塊SKHI22A/B

摘要：SKHI22A/B是德國(guó)西門(mén)康（SEMIKRON）公司推出的一種新型的IGBT/MOSFET的驅(qū)動(dòng)模塊。文章介紹了SKHI22A/B的主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和功能，給出了它的具體應(yīng)用電路。

１　概述

ＳＫＨＩ系列驅(qū)動(dòng)模塊是德國(guó)西門(mén)康（ＳＥＭＩＫＲＯＮ）公司推出的一種新型ＩＧＢＴ／ＭＯＳＦＥＴ驅(qū)動(dòng)模塊。ＳＫＨＩ系列驅(qū)動(dòng)模塊主要有以下特點(diǎn)：

●僅需一個(gè)不需隔離的＋１５Ｖ電源供電?

●抗ｄＶ／ｄｔ能力可以達(dá)到７５ｋＶ／μｓ?

●控制電路和ＩＧＢＴ主電路之間的隔離電壓可以達(dá)到４ｋＶ

●輸出峰值電流可以達(dá)到３０Ａ?

●同一橋臂上下開(kāi)關(guān)管驅(qū)動(dòng)信號(hào)具有互鎖功能，可以防止兩個(gè)開(kāi)關(guān)管的貫穿導(dǎo)通?

●死區(qū)時(shí)間、ＶＣＥ的監(jiān)控、ＲＧＯＮ／ＯＦＦ可以分別調(diào)節(jié)，因而可以對(duì)不同用戶(hù)的特殊需求進(jìn)行優(yōu)化?

●可以輸出差錯(cuò)信號(hào)以通知控制系統(tǒng)?

●具有過(guò)流、欠壓保護(hù)功能。

下面主要以ＳＫＨＩ２２Ａ為例，對(duì)ＳＫＨＩ系列驅(qū)動(dòng)模塊進(jìn)行介紹。

２ 內(nèi)部結(jié)構(gòu)及原理

ＳＫＨＩ２２Ａ／Ｂ引腳功能排列如表１所列。圖１所示是ＳＫＨＩ系列驅(qū)動(dòng)器的內(nèi)部電路原理圖。

表1 SKHI22A的引腳功能

引腳號(hào)引腳名稱(chēng)引腳說(shuō)明P14GND/0V相應(yīng)輸入信號(hào)的地P13Vs電源 15V±4%P12VIN1上開(kāi)關(guān)管的輸入開(kāi)關(guān)信號(hào)1， 5V邏輯（對(duì)于SKHI22A/21A為 15V邏輯）P11FREE空置P10ERROR差錯(cuò)輸出，低有效，集電極開(kāi)路輸出，最大為30V/15mAP9TDT2通過(guò)接地或接Vs數(shù)字調(diào)節(jié)橋臂上下開(kāi)關(guān)管的死區(qū)時(shí)間P8VIN2下管的輸入開(kāi)關(guān)信號(hào)1， 5V邏輯（對(duì)于SKHI22A/21A為 15V邏輯）P7GND/0V相應(yīng)輸入信號(hào)的地S20VCE1接IGBT1的集電極（上開(kāi)關(guān)管）S15CCE1通過(guò)外接RCE和CCE來(lái)調(diào)節(jié)參考電壓S14GON1接RON到IBGT1的基極S13GOFF1接ROFF到IBGT1的基極S12E1接IGBT1的發(fā)射極（上開(kāi)關(guān)管）S1VCE2接IGBT2的集電極（下開(kāi)關(guān)管）S6CCE2通過(guò)外掃RCE和CCE來(lái)調(diào)節(jié)參考電壓S7GON2接RON到IGBT2的基極S8GOFF2接ROFF到IGBT2的基極S9E2接IGBT2的發(fā)送極（下開(kāi)關(guān)管）

２．１ ＳＫＨＩ２２Ａ／Ｂ的脈沖整形電路

ＳＫＨＩ中的脈沖整形電路的作用是在控制ＩＢＧＴ的脈沖信號(hào)輸入后，用短脈沖抑制電路對(duì)脈沖寬度小于５００ｎｓ的開(kāi)關(guān)脈沖進(jìn)行抑制，以使其不能傳遞到ＩＧＢＴ，這樣可以有效的抑制電磁干擾引起的電壓尖峰對(duì)開(kāi)關(guān)管的誤觸發(fā)，從而提高驅(qū)動(dòng)電路的抗干擾能力。另外，模塊還可以對(duì)輸入的觸發(fā)脈沖進(jìn)行整形（例如常用的ＳＧ３５２５芯片所產(chǎn)生的脈沖在上升沿往往有電壓尖峰，而且在脈沖高低電平時(shí)有時(shí)電平會(huì)有波動(dòng)），而且在經(jīng)過(guò)ＳＫＨＩ整形輸出以后，波形已十分標(biāo)準(zhǔn)，因而能可靠地對(duì)ＩＧＢＴ進(jìn)行控制。

２．２ ＳＫＨＩ２２Ａ／Ｂ的脈沖互鎖電路

脈沖互鎖電路的互鎖時(shí)間由外接端子ＴＤＴ１、ＴＤＴ２和ＳＥＣＥＬＴ所接的高低電平來(lái)決定。同時(shí)可由這三個(gè)端子進(jìn)行數(shù)字調(diào)節(jié)（ＳＫＨＩ２２Ａ只有ＴＤＴ２）。這種設(shè)計(jì)可以使不同開(kāi)關(guān)速度的開(kāi)關(guān)器件的互鎖時(shí)間均大于ＩＧＢＴ的關(guān)斷延遲時(shí)間，從而避免貫穿導(dǎo)通。

２．３ ＳＫＨＩ２２Ａ／Ｂ的欠壓保護(hù)電路

模塊內(nèi)部欠壓保護(hù)電路的作用是當(dāng)電源電壓低于＋１３Ｖ時(shí)，將差錯(cuò)輸出端的電平拉低，以輸出差錯(cuò)信號(hào)。

以上三部分控制電路被集成在一塊ＡＳＩＣ中，與一般的分立元件組成的電路相比，這樣可以大大的提高控制電路的抗干擾能力，同時(shí)可靠性也得到了提高。另外，ＳＫＨＩ系列器件的初級(jí)（控制部分）和次級(jí)（主電路部分）之間還可通過(guò)變壓器實(shí)現(xiàn)隔離。

２．４ ＳＫＨＩ２２Ａ／Ｂ驅(qū)動(dòng)器的輸出級(jí)

ＳＫＨＩ驅(qū)動(dòng)器件的輸出級(jí)采用ＭＯＳＦＥＴ晶體管互補(bǔ)電路的形式以降低驅(qū)動(dòng)源的內(nèi)阻，同時(shí)可加速ＩＧ-ＢＴ的關(guān)斷過(guò)程。圖２所示是其輸出級(jí)電路。圖中，ＭＯＳＦＥＴ的源極分別和外部端子進(jìn)行連接，這樣即可通過(guò)分別串接的ＲＯＮ和ＲＯＦＦ調(diào)節(jié)ＩＧＢＴ的開(kāi)通和關(guān)斷速度；內(nèi)部集成電壓源可提高模塊的可靠性；通過(guò)調(diào)節(jié)電源電壓可以在不減小ＶＧＥ的情況下提供滿(mǎn)功率輸出脈沖，從而防止因ＩＧＢＴ退出飽和而損壞。

２．５ ＳＫＨＩ２２Ａ／Ｂ的短路保護(hù)

ＳＫＨＩ模塊利用“延時(shí)搜索過(guò)電流保護(hù)”方法?通過(guò)檢測(cè)ＩＧＢＴ通態(tài)壓降的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)ＩＧＢＴ的過(guò)電流保護(hù)。當(dāng)電路出現(xiàn)短路時(shí)，出錯(cuò)信號(hào)將由ＶＣＥ輸入并通過(guò)脈沖變壓器傳遞到差錯(cuò)控制器，以封鎖所有到ＩＧＢＴ的脈沖并觸發(fā)出錯(cuò)信號(hào)端（Ｐ１０）。該模塊通過(guò)調(diào)節(jié)檢測(cè)ＶＣＥ電壓信號(hào)的延時(shí)可以避免錯(cuò)誤短路信號(hào)；其內(nèi)部帶有故障缺省記憶功能，可以防止重復(fù)的高電流脈沖對(duì)開(kāi)關(guān)管的損壞，經(jīng)過(guò)幾個(gè)重復(fù)的高脈沖之后可以永久封閉脈沖輸出。此外，它還同時(shí)帶有差錯(cuò)信號(hào)輸出，可以通知主控制板做出相應(yīng)的動(dòng)作。

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