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Concept 2SC0108T2D(4)

使用二极管检测IGBT退饱和进行短路保护
2SC0108T2Dx-xx还可利用高压二极管实现退饱和保护,如图8所示。但是,与使用电阻相比,使用高压二极管有一些劣势:
 与集电极-发射极电压的变化率dvce/dt相关的共模电流:高压二极管的结电容Cj很大。这些电容与dvce/dt共同作用产生了流入和流出测量电路的共模电流Icom,Icom = Cj*dvce/dt
 市场价格:高压二极管比标准0805/150V或1206/200V SMD电阻价格更贵。
 可获得性:从市场上采购标准厚膜电阻相对更方便一些。
 稳定性有限:在较低的母线电压下短路响应时间不会增大。因此,在较高IGBT温度、较高集电极电流、
谐振开关操作或相移PWM的情况下,可能会发生保护动作被错误触发。这可能会造成IGBT利用率有限:集电极电流可能会被限制在两倍额定电流以内的值。
在IGBT关断状态期间,D4x(和Rax)将VCEx引脚设置为COMx电位,从而将电容Cax预充电/放电到负电源电压,该电压相对于VEx大约为-8V。在IGBT导通时,电容Cax通过Rax充电。当IGBT集电极电位降低到某一水平时,Cax的电压被高压二极管D1x和D2x限制住。Cax两端电压的计算公式如下:
Cax两端电压
内部设定为9.3V的参考电压Vrefx必须高于Vcax。
使用二极管进行检测的退饱和保护的推荐电路
图 8 使用二极管进行检测的退饱和保护的推荐电路(显示一个通道)
Rax的电阻值可通过以下公式计算,以便设定开通时所需的响应时间Tax:
Rax的电阻值
VGLx是驱动器输出的关断电压的绝对值。它取决于驱动器的负载大小,可在驱动器数据手册/3/中找到。
推荐的元件D1x/D2x/D3x/D4x以及Rax和Cax的值如下:
 高压二极管D1x/D2x: 1x 1N4007,用于600V和650V IGBT,2个1N4007,用于1200V IGBT
 D3x:可使用结电容较小的12V…15V电压等级的瞬态电压抑制二极管TVS,如Bourns公司的CDDFN2-12C。
 D4x:快速二极管如BAS316。必须避免使用肖特基二极管。
 Rax=24kΩ…62kΩ
 Cax=100pF…560pF
请注意,Cax必须包括瞬态电压抑制二极管D3x和PCB的寄生电容。
另请注意,瞬时Vce阈值电压的计算方法是内部设定的9.3V参考电压减去330Ω电阻两侧的电压以及D1x和D2x两侧的正向电压。
最短关断状态所持续的时间不应低于大约1μs,以使其不足以减少下一个导通脉冲的响应时间。
举例: 如果使用Rax≈33kΩ,Cax=100pF且VGLx=9V,则响应时间将被定义为4.7μs。
屏蔽Vce,sat检测
要屏蔽2SC0108T2Dx-xx的Vce,sat测量,必须按照图9中的方法在VCEx和VEx之间连接一个最小值为33kΩ的电阻。
屏蔽Vce,sat检测
图9 屏蔽Vce,sat检测
门极开通(GHx)和门极关断(GLx)端子:
通过这些端子可将开通(GHx)和关断(GLx)门极电阻连接到功率半导体的门极。GHx和GLx管脚可作为独立的端子分别设置开通和关断电阻,而不需要使用外加的二极管。请参阅驱动器数据手册/3/以了解所用门极电阻的限制值。
在GLx和VEx之间连接一个22k电阻(也可使用更高的阻值),即使在驱动器掉电的情况下,这个电阻也可在IGBT门极和发射极之间提供一个低阻抗回路。不允许使用更低的电阻值。
如果在IGBT短路条件下门极-发射极电压太高,因此导致短路电流过大,则可在门极和发射极之间连接一个瞬态电压抑制器(D5x)(例如,SMBJ13CA)。
但是请注意,在半桥电路中,建议不要在驱动器供电电压较低的情况下操作IGBT,否则,过高的Vce变化率可导致IGBT出现误导通。

2SC0108T2Dx-xx SCALE-2驱动器的详细工作原理:
 
电源及电气隔离:
这款驱动器配有DC/DC电源,可实现电源和门极驱动电路的电气隔离。所有的变压器(包括DC/DC和信号变压器)都符合EN 50178的安全隔离标准,原方与任何一个副方都可达到Ⅱ级防护等级。
请注意,驱动器需要稳定的电源电压。

电源监控:
驱动器的原方及两个副方驱动器通道都有本地欠压检测电路。
在原方电源发生欠压时,功率半导体将在负电压的驱动下保持关断状态(驱动器输出被封锁),故障信号被同时传送到SO1和SO2,直到该故障消失。
在副方电源发生欠压时,对应的功率半导体将在负电压的驱动下保持关断状态(驱动器对应通道被封锁),故障信号被同时传送到对应的SOx输出端。在阻断时间结束后,该SOx输出端自动复位(恢复到高阻抗状态)。
在半桥电路中,建议不要在驱动器供电电压较低的情况下操作IGBT。否则,过高的Vce变化率可导致IGBT出现误导通。

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