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辅助控制组件
- QP101死区发生器
- QP102死区发生器
- JKDF1光纤驱动接口
 

TX-DA962D 系列大功率IGBT驱动板
  • 大功率IGBT驱动板,每路输出6A电流,可驱动300A/1700V以下的IGBT,有二、四、六、七单元多种版本可选。
  • 专门设计的输出插座,每单元既可驱动一只IGBT,也可驱动2只并联的IGBT。
  • 保护报警输出与其它部分是电隔离的,用户可灵活处置。每路均有故障指示灯。
  • 每2个单元自带1个独立的DC/DC辅助电源,各单元的隔离度好。用户只需提供一个独立的15V驱动电源(可定制12-20V、20-30V、12-50V宽范围输入的版本)。
  • 支持多种输入信号电平。统一的输出使能端控制。
  • 输入电源极性保护。

应用

  • 逆变器、不间断电源、变频器、电焊机、伺服系统等

驱动特性(除另有指定外,均为在以下条件时测得:Ta=25℃,Vp=15V,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

输入脉冲电压幅值

Vpwm

用户调节,典型值为缺省值

2

15

 

V

输入脉冲电流幅值

Ipwm

 

9

10

12

mA

输出电压

VOH

   

14.5

 

V

VOL

 

-8

 

输出电流

IOHP

Fop=20KHz
Ton=2μS

 

6

 

A

IOLP

 

-6

 

栅极电阻

Rg

用户设置,不可过小 ,( 典型值为厂家测试用 )

1.5

10

 

Ω

输出总电荷

Qout

   

2

2.8

μC

工作频率

Fop

 

0

 

60

KHz

占空比

δ

 

0

 

100

最小工作脉宽

Tonmin

CL=100nF

 

0.5

 

μS

上升延迟

Trd

   

0.3

 

μS

下降延迟

Tfd

 

0.4

 

使能端电平(1)

ENA

高电平使能 ( 1 - 6mA )

2.2

 

18

V

低电平禁止

   

0.4

绝缘电压

VISO

输入信号与驱动输出间, 50Hz/1 min

 

3500

 

Vrms

共模瞬态抑制

CMR

   

30

 

KV/μS

注 1 :如输出使能端电平低于4.5V,需要用户设置,参见后面的“参数设置说明”。

DC/DC辅助电源电性能参数(除另有指定外,均为在以下条件时测得:Ta=25℃,Vp=15V)

参 数

符号

测 试 条 件

最小值

典型值

最大值

单位

输入电压 (1)

Vdc

 

12

15

20

V

电源输入电流 (2)

Idc

驱动输出空载,每 2 路

 

0.05

 

A

每 2 路

   

0.5

输出电压

Vo

   

24.2

 

V

输出功率

Po

每 2 路

   

6

W

效率

η

   

75

 

1. 输入电压超过 20V 可能损坏电源。可定制20-30V、12-50V宽范围输入的版本。
2. 电源功率与工作频率和负载情况有关,在 50KHz 时,每路 300A 的 IGBT 单管,大致需要 3 - 4W 。管子小,频率低,电流将减少。
3. 上电启动时输入电源 Vdc 提供的功率需要加倍,否则可能无法正常启动。上电时使能端保持低电平,则启动所需要的功率较小。为每路驱动提供 5W 的输入功率可以满足绝大部分需求。

工作条件

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  
8.5
 
V
保护盲区(2) Tblind 用户设置,最小值为缺省值
1.2
 
μS
软关断时间(3) Tsoft 用户设置,最小值为缺省值
4
μS
故障后再启动时间(4) Trst 用户设置,典型值为缺省值
1.1
10
mS
故障信号延迟 Talarm  
5
μS
故障信号输出电流 Ialarm  
10
mA

注: ( 以下阻容元件的调整方法均详见后面的 “ 参数设置说明 ” )
1 . 触发过流保护动作时的集电极对发射极的饱和电压。阈值电压 Vn 可以由电阻 Rn 调整。
当 IGBT 的电流过大,集电极对发射极的电压达到阈值电压时,驱动器启动内部的保护机制。
2 . 检测到 IGBT 集电极的电位高于保护动作阈值后到开始软关断的时间。盲区时间 Tblind 可由电容 C blind 调整。
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。
3 . 驱动脉冲电压降到 0 电平的时间。软关断时间 Tsoft 可由电容 Csoft 调整。
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,而要将软关断过程进行到底。软关断开始的时刻,驱动板上的插座 J12 的 4 、 5 脚分别输出低电平和高电平报警信号,由用户主控板处理。
4 . 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。

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。

结构框图

外形图


元器件位置示意图:
二单元IGBT驱动板DA962D2 (97.8x68.6mm ,安装孔距91.4x62.2mm。安装时注意在板的下部留有10mm以上的通风间隙)

四单元IGBT驱动板DA962D4 (96.5x128mm ,安装孔距90.1x121.7mm。安装时注意在板的下部留有10mm以上的通风间隙)

六单元IGBT驱动板DA962D6 (97.8x186.4mm ,安装孔距91.4x180mm。安装时注意在板的下部留有10mm以上的通风间隙)

七单元IGBT驱动板DA962D7 (97.8x222.4mm,安装孔距91.4x216mm。安装时注意在板的下部留有10mm以上的通风间隙)

1单元 主要元器件位置示意图(点击放大)

点击放大


输入输出接口和部分接插件的说明:

1. 红色的元器件是直接与用户应用有关的。

2. Js,与主控制板的连接插座,使用20线压接排线,双线并联连接,使用方便可靠。但要注意,这里的线号定义与原排线不同。
. 1脚是驱动报警光耦中光电三极管的发射极,2脚是该管的集电极。正常工作时光电三极管不通,故障报警时导通。1、2脚与其它各脚间是电隔离的,用户也可将此信号传送到与输入信号不共地的电路中,但这2部分间的电位差不宜超过40V。
. 3脚是输入信号使能端ENA。3脚接高电平时,可以传送输入信号;低电平时封锁输入信号。这里电平是相对于4脚GND的。上电启动时ENA保持低电平,可以降低对输入电源的要求。
. 4脚是n路输入信号的公共地端GND。
. 5-10脚依次是7个输入信号Vi1、Vi2、Vi3、Vi4、Vi5、Vi6。输入高电平时IGBT导通。

3. Jp,驱动板内置4路DC/DC电源的输入电源插座,1脚接正,2脚接负。

4. Jo1-Jo6分别为6路驱动的输出端插座。2脚接栅极,3脚接发射极,5脚接集电极。如果要驱动并联的2只IGBT,可用1、2脚各驱动1只,同时按照下面参数设置说明7的要求连接栅极电阻。

5. Red是红色故障指示灯,灯亮时表示该路已经启动保护程序。

6. Ri、Rn、Cb、Cd、Cs、Cr和Rg等参见参数设置部分。

参数设置说明(除Rg外,参数设置元件最好用贴片的,焊在背面)

1. 驱动信号电流需要10mA,输入电阻 Rii 按下式确定: Rii =( Vpwm - Vm ) /10mA , Vpwm 是输入 PWM 脉冲的正幅值, Vm = 2V 是驱动片输入端的正向压降, Rii = Ri//Rh , Ri 和 Rh 是驱动板上的 2 个并联电阻,位于驱动板的背面,如 1单元器件位置图中所示 。
出厂时只焊有输入电阻 Rh=1K2 ,适用于用户 15V 控制板的情况。当用户 12V 主控板系统时,需要另接并联电阻 Ri = 3K ;当用户控制系统是 5V 或 3.3V 时,因不同型号和品牌的控制器的输出能力略有差异,需要根据其实际的输出脉冲幅度确定 Ri 的数值。一般 5V 系统时, Ri = 240 - 330Ω ; 3.3V 系统时, Ri = 51 - 110Ω 。 Ri 的封装 1206 或 0805 。如用户控制系统电压高于 15V ,则需将 Rh 换更大的电阻,满足输入电流 10mA 的要求。
(新版本使用 KA962F 驱动片,其输入信号正向压降 Vd = 2V , Ri 电阻的设置如上所述。)
(老版本驱动板使用 KA962 驱动片,其输入信号正向压降 Vd = 5V ,不支持 3.3V 信号输入。出厂时驱动板上背面焊接的输入电阻 Rh=750Ω ,适用于用户 15V 控制板的情况。当用户主控板是 5/12V 系统时,需要另接并联电阻 Ri = 0Ω/1500Ω)

2. 阈值电压 Vn 可由电阻 Rn 设定,具体关系大致是 Rn/Vn(KΩ/V) = ∞/8.5 , 220/8.0 , 100/7.5 , 68/7.1 , 47/6.3 , 33/6.0 , 27/5.6 , 22/5.1 , 18/4.7 , 15/4.3 。 一般阈值电压 Vn 可取 IGBT 正常导通电压的 2 倍。

3. 盲区 Tblind 可由电容 Cblind( 图中 Cb) 设定,关系为 C blind/Tblind(pF/μS) = 0/1.2 , 22/1.8 , 47/3.0 , 68/4.2 , 100/6.2 , 150/9.2 。一般情况可设置在 2 - 4μS 。

4. 软关断时间 Tsoft 可由电容 Csoft( 图中 Cs) 设置,关系大致为 Cs/Tsoft(nF/μS) = 0/4 , 2.2/5 , 4.7/6.2 , 10/8.6 , 15/10.6 。

5. 故障后重新启动时间Trst可由电容Crst(板上Cr)设置,但在桥式电路中一般没有必要设置。

6. 每通道有4个栅极驱动电阻Rg和Ro,出厂时是完全并联的。预焊的一个10Ω/1W是为厂家测试、老化用的,用户应根据自己的情况换接合适的电阻,一般可用4只1W的金属膜电阻,如RYG2型1W电阻,并联后的总电阻值不能小于1.5Ω。
注意:出厂时四只Rg和Ro是完全并联的,如果用户每单元要驱动并联的2只IGBT,可以将Ro和Rg的并联短路线割断,短路线位于电路板背面,如上面 1单元器件位置图 中输出插座G1和G2间红线所示,约1mm宽。2只并联Ro对应G1,2只并联Rg对应G2,并联后阻值一般不小于2Ω。

7. 输出使能信号大于等于4.5V时不必设置,如信号幅值低于4.5V,需要改变输入串联电阻:或者将R1(3K3)改为1K,或者加焊R1A=1K2。R1和R1A位于排线座附近。用户如不需要使能功能,也可加焊电阻R3=0R,相当于ENA=H,R3也位于信号座Js附近。

应用连接(一路示意图)点击放大
点击放大

1. 驱动板内部在栅射驱动输出已接有10K电阻,这里的100K电阻应接在IGBT管子栅射两极根部,防止驱动连线断开时、偶然加主电高压,通过米勒电容烧毁IGBT。

报警信号输出说明

光耦是驱动板上的元件,C、E是信号插座Js的2、1脚;Vcc和GND是用户主控板的电源端。用户可以选择2种报警电平。R1=Vcc/2mA。

特别提醒:

1. 用户如要测试输出波形,请参阅IGBT驱动器正常输出波形的测试
2. 输出插座Jo到IGBT栅极和发射极的引线要短一些,并使用绞线,以减小寄生电感,但集电极的反馈连线不要绞在一起。
3. 谨防栅极和发射极输出短路,短路时间超过几秒,可能损坏板上器件。
4. 尽量减小杂散电感,并设置良好的IGBT过压吸收回路,避免尖峰电压击穿IGBT。

5. 输入电源接反,电源插座上并联的二极管将短路外部输入电源,做实验时请注意。
6. 本公司的IGBT驱动板产品出厂前100%经过严格老化测试,如线路板输出电阻处铜箔表面出现颜色改变,一般系大负载老化所致,对产品性能及质量没有任何影响,请放心使用。


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