IXYS IGBT驅(qū)動模塊可幫助高功率系統(tǒng)設(shè)計，縮短設(shè)計時間，降低設(shè)計成本

　　IXYS公司新推出的IXIDM1403驅(qū)動模塊旨在為市場提供IGBT驅(qū)動器件，使設(shè)計周期縮短，設(shè)計成本做到盡可能最低，并具有極高的緊湊性和最高的性能和可靠性。IXIDM1403支持雙通道大功率IGBT模塊，隔離電壓高達4000 V，開關(guān)速度高達50 kHz，具有短路保護和電源電壓監(jiān)控功能。

　　IXIDM1403是基于IX6610 / IX6611 / IXDN630芯片組的高壓隔離柵極驅(qū)動模塊，它允許創(chuàng)建隔離的IGBT驅(qū)動器，在初級側(cè)和次級側(cè)之間以及次級側(cè)驅(qū)動器之間設(shè)置高壓隔離柵。它創(chuàng)建了一個非常靈活的架構(gòu)，可用于需要在初級和 次級側(cè)和/或次級側(cè)驅(qū)動器之間進行隔離的三相電機驅(qū)動器，半橋開關(guān)，推挽式轉(zhuǎn)換器，其它不間斷電源(UPS)應(yīng)用，及可再生能源和運輸。

　　內(nèi)部電源為每通道隔離電源提供高達2 W的功率，以驅(qū)動上、下IGBT，有效地將MCU與高功率電路隔離。它采用單極性15 V電源供電，提供+20 V / -5 V驅(qū)動IGBT柵極和+3.3 V驅(qū)動MCU，并在MCU和柵極驅(qū)動器之間以及柵極驅(qū)動器之間保持高達4 kV的隔離電壓。

　　內(nèi)置的欠壓和過電壓保護防止IGBT在最佳窗口以外的柵極電壓下工作，并且無需考慮MCU相關(guān)條件及問題來源，這些問題可能來自隔離柵后面的低/高側(cè)IGBT，也可能來自隔離柵之前的初級側(cè)。

　　通過使用電流檢測電阻或IGBT去飽和事件，可以實現(xiàn)300 mV閾值的過流保護。 此功能可在集電極電流超過用戶設(shè)置的值后立即關(guān)閉IGBT并通知MCU，從而做出適當(dāng)?shù)臎Q定。

　　來自外部MCU的TTL級兼容輸入信號可用于操作次級側(cè)驅(qū)動器。IXIDM1403采用了雙通道雙向變壓器接口，它可將初級側(cè)輸入命令從MCU傳輸?shù)酱渭墏?cè)，并將信息從次級側(cè)傳輸?shù)組CU。異步數(shù)據(jù)傳輸由窄脈沖實現(xiàn)，以防止變壓器的磁芯飽和。

　　窄脈沖檢測器可以防止非常窄的錯誤PWM輸入信號傳輸?shù)津?qū)動器。寬度窄于100 ns的輸入信號脈沖被抑制，而寬度大于350 ns的脈沖被傳輸?shù)津?qū)動器。為了避免限制輸入脈沖最大寬度，可以只從初級側(cè)發(fā)送表示輸入信號上升/下降沿的短脈沖，而次級側(cè)用于恢復(fù)原始脈沖寬度。

　　次級側(cè)柵極驅(qū)動器將輸入的PWM邏輯信號轉(zhuǎn)換為+20 V / -5 V(相對于COMMON)雙極柵極驅(qū)動信號，具有典型的30 A峰值驅(qū)動電流能力。 通過選擇不同值的串聯(lián)柵極電阻，獨立的正負柵極驅(qū)動器輸出可以在沒有外部二極管的情況下優(yōu)化IGBT導(dǎo)通/截止時間。

　　具有通道A優(yōu)先級的內(nèi)置死區(qū)時間延遲電路可防止IGBT同時導(dǎo)通。如果通道B有效且通道A被強制進入導(dǎo)通狀態(tài)，則通道B立即被禁用，通道A IGBT以預(yù)設(shè)的延遲時間開啟。通道A變?yōu)榉腔顒訝顟B(tài)后，通道B(如果處于活動狀態(tài))將以相同的延遲時間打開。如果通道A處于活動狀態(tài)且通道B被強制進入導(dǎo)通狀態(tài)，則只要通道A保持活動狀態(tài)，該命令就會被忽略。如果在命令激活通道B到期之前通道A變?yōu)榉腔顒訝顟B(tài)，則通道B在通道A變?yōu)榉腔顒訝顟B(tài)后以預(yù)設(shè)延遲時間變?yōu)榛顒訝顟B(tài)。 通過將通道B設(shè)置為永久啟用且僅操作通道A，單個輸入信號源可用于創(chuàng)建半橋配置的互補IGBT開關(guān)對。

　　柵極A和柵極B輸出的脈沖之間的死區(qū)時間由硬件編程為~420 ns。 如果運行特定IGBT所需的死區(qū)時間大于IXIDM1403中實現(xiàn)的死區(qū)時間，則應(yīng)由MCU編程或在工廠調(diào)整到所需值。

　　如果內(nèi)部模塊溫度超過150°C，過溫保護功能會禁用IGBT，當(dāng)溫度降至125°C以下時，將恢復(fù)正常工作。如果IGBT組件配備溫度傳感器，IXIDM1403可以將其信號轉(zhuǎn)換給MCU。雙通道雙向變壓器接口允許向MCU傳輸有關(guān)次級側(cè)電源故障和IGBT過流情況的信息。

　　初級側(cè)的所有故障條件都會在兩個驅(qū)動器處停止執(zhí)行PWM周期，而次級側(cè)的所有故障條件僅在受影響的驅(qū)動器處停止PWM周期。 如果在PWM周期開始之前出現(xiàn)故障條件，只要存在故障條件，PWM周期將被忽略。

　　until a restart occurs, which returns the power block to start-up mode.

　　IXIDM1403電源塊設(shè)計用于提供高達2 W的功率，并具有啟動模式和運行模式。在啟動模式下，轉(zhuǎn)換器通過內(nèi)部振蕩器工作，僅激活部分電源開關(guān)，以降低動態(tài)電流消耗/功耗。 啟動后，轉(zhuǎn)換器激活所有電源開關(guān)并進入運行模式。運行模式保持關(guān)閉~1.28 ms。 在啟動模式期間禁用發(fā)送操作，以最小化次級側(cè)的電流消耗。運行模式開始后，它將繼續(xù)運行，直到重新啟動，這會將電源塊返回到啟動模式。

　　在運行模式下，電源塊可以通過內(nèi)部或外部時鐘運行。當(dāng)用于電機驅(qū)動器等多相應(yīng)用時，使用MCU的外部時鐘可最大限度地減少IXIDM1403器件之間的噪聲干擾。轉(zhuǎn)換器的監(jiān)視計時器可防止由于沒有外部時鐘而造成的潛在損壞。只要外部時鐘周期超過監(jiān)視計時器的40μs超時時，轉(zhuǎn)換器就會切換到內(nèi)部時鐘。

　　每個IXIDM1403 IGBT驅(qū)動器還包含一個相對于COMMON引腳的閾值為300 mV的過電流(OC)比較器。過電流保護可以通過使用低值電流感應(yīng)電阻，具有次級電流感應(yīng)輸出的IGBT或利用去飽和事件來實現(xiàn)。如果發(fā)生過電流故障，則在周期的剩余時間內(nèi)將驅(qū)動器的輸出強制為低電平。正常操作在下一個PWM柵極驅(qū)動周期開始時恢復(fù)。

　　由于感測電壓低，可能需要在電流感測輸入處設(shè)置噪聲濾波器。過電流比較器有一個內(nèi)置100 pF電容，與輸入并聯(lián); 因此，只能添加一個串聯(lián)電阻來創(chuàng)建這樣的濾波器。為防止誤跳閘，過電流比較器的輸入在IGBT關(guān)機期間接地，并在IGBT啟動后立即接地3.5μs。當(dāng)發(fā)生過流事件時，輸出故障脈沖發(fā)生器會產(chǎn)生一個200 ns的窄脈沖，故障控制邏輯器利用此脈沖將故障狀態(tài)傳達給MCU。

　　IXIDM1403采用55 x 50 x 28 mm封裝，有一個12引腳，1 mm間距FFC連接器，可與MCU通信，兩個5引腳，2.54 mm間距接頭，可向IGBT提供信號， 和一個2引腳，2.54毫米間距接頭，用于將信號從外部溫度傳感器轉(zhuǎn)換到MCU。

　　圖1顯示了一個應(yīng)用示例，其中IXIDM140用于操作IXYS的相腳IGBT模塊MIXA225PF1200TSF。

　　圖1： IXIDM1403 - MIXA225PF1200TSF模塊組件

　　IXIDM1403采用單極性15 V電源供電，可運行兩個1200 V IGBT器件，最大集電極電流為360 A.這種設(shè)計允許MCU提醒客戶有關(guān)初級和次級側(cè)的欠壓或過壓情況，以及 IGBT進入去飽和模式時的過載情況。MCU可以通過該模塊供電，不需要單獨的電源。 如果用戶更喜歡從外部電源驅(qū)動MCU，也可以實現(xiàn)這一點。 此外，內(nèi)部IXIDM1403邏輯可以使用相同的外部電源供電，從而最大限度地降低15 V電源的功耗。

　　該設(shè)計的典型應(yīng)用如圖2和圖3所示。

　　圖2：三相電機驅(qū)動器的典型應(yīng)用電路

　　圖3：全橋逆變器的典型應(yīng)用電路

　　圖4和圖5顯示了MIXA225PF1200TSF模塊作為負載時的典型IXIDM1403性能。

　　圖4：在IXIDM1403通道A和通道B永久啟用的情況下，MIXA225PF1200TSF和單個信號源以互補模式工作

　　在上升邊緣輸入到輸出傳輸延遲

　　通道1 - 紅色 - IGBT模塊引腳#3,4電壓

　　通道2 - 綠色 - IXIDM1403通道A輸入信號

　　通道3 - 品紅色 - IXIDM1403通道B輸入信號

　　注意：圖4的下面部分相對上面部分放大了10倍。