新型IGBT/MOSFET驅(qū)動模塊SKHI22A/B

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

１　概述

ＳＫＨＩ系列驅(qū)動模塊是德國西門康（ＳＥＭＩＫＲＯＮ）公司推出的一種新型ＩＧＢＴ／ＭＯＳＦＥＴ驅(qū)動模塊。ＳＫＨＩ系列驅(qū)動模塊主要有以下特點：

●僅需一個不需隔離的＋１５Ｖ電源供電?

●抗ｄＶ／ｄｔ能力可以達到７５ｋＶ／μｓ?

●控制電路和ＩＧＢＴ主電路之間的隔離電壓可以達到４ｋＶ

●輸出峰值電流可以達到３０Ａ?

●同一橋臂上下開關(guān)管驅(qū)動信號具有互鎖功能，可以防止兩個開關(guān)管的貫穿導(dǎo)通?

●死區(qū)時間、ＶＣＥ的監(jiān)控、ＲＧＯＮ／ＯＦＦ可以分別調(diào)節(jié)，因而可以對不同用戶的特殊需求進行優(yōu)化?

●可以輸出差錯信號以通知控制系統(tǒng)?

●具有過流、欠壓保護功能。

下面主要以ＳＫＨＩ２２Ａ為例，對ＳＫＨＩ系列驅(qū)動模塊進行介紹。

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)動器的內(nèi)部電路原理圖。

表1 SKHI22A的引腳功能

引腳號引腳名稱引腳說明P14GND/0V相應(yīng)輸入信號的地P13Vs電源 15V±4%P12VIN1上開關(guān)管的輸入開關(guān)信號1， 5V邏輯（對于SKHI22A/21A為 15V邏輯）P11FREE空置P10ERROR差錯輸出，低有效，集電極開路輸出，最大為30V/15mAP9TDT2通過接地或接Vs數(shù)字調(diào)節(jié)橋臂上下開關(guān)管的死區(qū)時間P8VIN2下管的輸入開關(guān)信號1， 5V邏輯（對于SKHI22A/21A為 15V邏輯）P7GND/0V相應(yīng)輸入信號的地S20VCE1接IGBT1的集電極（上開關(guān)管）S15CCE1通過外接RCE和CCE來調(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（上開關(guān)管）S1VCE2接IGBT2的集電極（下開關(guān)管）S6CCE2通過外掃RCE和CCE來調(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的脈沖信號輸入后，用短脈沖抑制電路對脈沖寬度小于５００ｎｓ的開關(guān)脈沖進行抑制，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開關(guān)管的誤觸發(fā)，從而提高驅(qū)動電路的抗干擾能力。另外，模塊還可以對輸入的觸發(fā)脈沖進行整形（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有時電平會有波動），而且在經(jīng)過ＳＫＨＩ整形輸出以后，波形已十分標準，因而能可靠地對ＩＧＢＴ進行控制。

２．２ ＳＫＨＩ２２Ａ／Ｂ的脈沖互鎖電路

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

２．３ ＳＫＨＩ２２Ａ／Ｂ的欠壓保護電路

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

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，同時可靠性也得到了提高。另外，ＳＫＨＩ系列器件的初級（控制部分）和次級（主電路部分）之間還可通過變壓器實現(xiàn)隔離。

２．４ ＳＫＨＩ２２Ａ／Ｂ驅(qū)動器的輸出級

ＳＫＨＩ驅(qū)動器件的輸出級采用ＭＯＳＦＥＴ晶體管互補電路的形式以降低驅(qū)動源的內(nèi)阻，同時可加速ＩＧ-ＢＴ的關(guān)斷過程。圖２所示是其輸出級電路。圖中，ＭＯＳＦＥＴ的源極分別和外部端子進行連接，這樣即可通過分別串接的ＲＯＮ和ＲＯＦＦ調(diào)節(jié)ＩＧＢＴ的開通和關(guān)斷速度；內(nèi)部集成電壓源可提高模塊的可靠性；通過調(diào)節(jié)電源電壓可以在不減�。郑牵诺那闆r下提供滿功率輸出脈沖，從而防止因ＩＧＢＴ退出飽和而損壞。

２．５ ＳＫＨＩ２２Ａ／Ｂ的短路保護

ＳＫＨＩ模塊利用“延時搜索過電流保護”方法?通過檢測ＩＧＢＴ通態(tài)壓降的變化來實現(xiàn)ＩＧＢＴ的過電流保護。當電路出現(xiàn)短路時，出錯信號將由ＶＣＥ輸入并通過脈沖變壓器傳遞到差錯控制器，以封鎖所有到ＩＧＢＴ的脈沖并觸發(fā)出錯信號端（Ｐ１０）。該模塊通過調(diào)節(jié)檢測ＶＣＥ電壓信號的延時可以避免錯誤短路信號；其內(nèi)部帶有故障缺省記憶功能，可以防止重復(fù)的高電流脈沖對開關(guān)管的損壞，經(jīng)過幾個重復(fù)的高脈沖之后可以永久封閉脈沖輸出。此外，它還同時帶有差錯信號輸出，可以通知主控制板做出相應(yīng)的動作。

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