Concept 2SC0108T2D(3)

副方接口的推荐电路：

图 6 2SC0108T2Dx-xx副方用户接口推荐电路

副方接口电路描述

概述

驱动器的每个通道的副方有一个5针接口端子（x代表通道名称，1或者2）:

 1 x 发射极端子VEx

 1 x 有源钳位端子ACLx

 1 x 集电极电位检测端子VCEx

 1 x 开通门极端子GHx

 1 x 关断门极端子GLx

所有输入和输出端都具有静电防护功能。

发射极端子(VEx)：

发射极端子必须按图6所示的电路接到IGBT的辅助发射极上。

有源钳位(ACLx)：

有源钳位技术的功能是，在集电极-发射极（漏极-源极）电压超过预设的阈值时，立即将IGBT部分地打开，从而令IGBT的集电极-发射极电压得到抑制，此时，IGBT在线性区内工作。

基本有源钳位电路是将IGBT的集电极电位通过瞬态电压抑制二极管(TVS)反馈到IGBT门极的单反馈电路。2SC0108T2Dx-xx支持CONCEPT的高级有源钳位，通过此功能还可将反馈信号送进驱动器副方的管脚ACLx：只要20Ω电阻（如图6所示）右侧的电压超过大约1.3V，驱动器内部的推动级的关断MOSFET就会被逐步关断，以提高有源钳位的效率，降低TVS中的损耗：当20Ω电阻（如图6所示）右侧的电压达到20V（参考COMx）时，关断MOSFET将会完全关断。

推荐使用图6中所示的电路。下面的参数必须针对具体的应用进行修改：

 TVS D2x、D3x推荐使用：

- 六个80V TVS，用于600V的IGBT，直流母线电压最高为430V。使用Semikron生产的六个单向TVSP6SMBJ70A，或Vishay生产的六个单向TVS SMBJ70A-E3，可获得良好的钳位效果。

- 六个150V TVS，用于1,200V的IGBT，直流母线电压最高为800V。使用Vishay生产的六个单向TVSSMBJ130A-E3，或ST生产的六个单向TVS SMBJ130A-TR，可获得良好的钳位效果。请注意，如果实际的工作电压未超过数据手册中规定的绝对最大额定值（请参考驱动器数据手册/3/），1200V IGBT只能使用2SC0108T2Dx-12或2SC0108T2Dx-07进行驱动，例如特定的三电平拓扑NPC2，若中性点接地，则可以使用2SC0108T2Dx-07进行驱动；若直流母线负极接地，则需用2SC0108T2Dx-12进行驱动。

不需要使用双向TVS。

请注意，可以修改链中的TVS数量。如果总阈值电压仍保持相同的值，则可通过增加链中使用的TVS数量来提高有源钳位的效率。另请注意，有源钳位的效率高度依赖于所使用的TVS类型（如制造商）。

 Raclx和Caclx：通过这些参数，可以优化有源钳位的效率以及TVS和IGBT中的损耗。建议根据应用中的测量结果确定该值。典型值为：Raclx=0…150Ω，Raclx*Caclx=100ns…500ns。建议使用Raclx=0Ω以改善有源钳位的效率。

 D4x：推荐使用反向峰值电压为33V（峰值电流>15A，具体取决于应用）的TVS，例如Vishay、ST、Fairchild生产的SMBJ33A，或Diotec生产的P6SMBJ33A。

 D6x：推荐使用反向峰值电压>60V（峰值电流>1A）的TVS，例如Vishay、ST、Fairchild生产的SMAJ70A，或Diotec生产的P4SMAJ70A。

请注意，如果使用高级有源钳位，则不得省略20Ω电阻以及二极管D4x和D6x。如果不使用高级有源钳位，则可省略20Ω电阻以及二极管D4x和D6x。

使用电阻的集电极电位检测(VCEx)：

2SC0108T2Dx-xx的每个通道的集电极电位检测端子必须按照图6或7中所示的电路接到IGBT的集电极或MOSFET漏极，以检测IGBT或MOSFET短路。

在IGBT关断状态下，驱动器内部的推动级的MOSFET将VCEx电位钳位至COMx电位。然后，电容Cax被预充电/放电至负电源电压，该电容电压（图7左图中的红圈）相对于VEx大约为-8V。在这段时间内，电流通过电阻网络和二极管BAS416从集电极（图7中的蓝圈）流向GHx。电阻串起到限流作用。

建议设置Rvcex的电阻值，以使Rvcex流过大约为IRvcex=0.6-1mA的电流（例如，VDC-LINK=400V时，设置为400-650kΩ）。流过Rvcex的电流不得超过1mA。可以使用高压电阻或多个电阻串联。在任何应用中，都必须考虑PCB板上的最小爬电距离。

参考阈值电压内部设定为9.3V。驱动器能可靠地进行IGBT短路保护，但是不一定能起到过流保护作用。过流保护的时间优先级较低，建议通过主控制器来实现。

图 7 使用电阻的Vce退饱和保护

在IGBT开通过程以及导通状态下，驱动器内部推动级的MOSFET关闭。随着Vce降低（图7中的蓝色曲线），Cax电位从COMx被充电至IGBT饱和压降（如图7中的红色曲线所示）。Cax充电所需的时间取决于直流母线电压、电阻值Rax和电容值Cax。在响应时间内，Vce检测电路不起作用。响应时间是指从功率半导体开通后直至驱动器开始检测集电极电位所经过的时间。它等于短路所持续的时间。

对于600V和650V IGBT，建议设置Rax=62kΩ。如果流过电阻Rvcex的电流在IRvcex=0.6-1mA的范围内，则相应的响应时间在表1中针对多个Cax值给出：

表 1 响应时间与电容Cax的函数关系，针对600V和650V IGBT (Rax=62kΩ)

对于1200V IGBT——如果实际的工作电压未超过数据手册中规定的绝对最大额定值（请参考驱动器数据手册/3/），1200V IGBT只能使用2SC0108T2Dx-12或2SC0108T2Dx-07进行驱动（例如，NPC2等特定的三电平拓扑）——建议设置Rax=120kΩ。相应的响应时间（典型值）在表2中针对Rvcex=1.8MΩ和多个Cax值给出：

表 2 响应时间与电容Cax的函数关系，针对1200V IGBT (Rax=120kΩ，Rvcex=1.8MΩ，VDC-LINK>550V）

由于PCB板上的寄生电容可能会影响到响应时间，因此建议在最终设计中进行测量。定义响应时间时，务必确保该时间小于所使用的功率半导体允许的最大短路持续时间。请注意，响应时间通常在直流母线电压值较低时会增大。

图6中的二极管D1x的漏电流必须极低，阻断电压必须超过40V（例如，BAS416），并且不能使用肖特基二极管。元件Cax、Rax和D1x必须尽可能地放置在靠近驱动器的位置。必须避免大的集电极-发射极环路。

检测到短路故障时，驱动器关闭相应的功率半导体。故障信号立即传输到相应的SOx输出端。该IGBT一直保持关断状态（截止），且管脚SOx一直指示故障，直到阻断时间Tb结束。

每个通道的阻断时间Tb是各自独立的。检测到故障后，Tb立即开始计时。

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