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Concept 1SP0635

1SP0635V / 1SP0635S / 1SP0635D 用于高压和大功率IGBT模块的光纤接口驱动器解决方案,支持2电平、3电平和多电平拓扑及并联应用。
1SP0635是一款单通道驱动器,能够可靠地驱动多达四个并联高压、大功率IGBT模块。该驱动器原理基于主-从概念:
 1SP0635V(主板)配备通用光纤接口(AVAGO HFBR-x522ETZ)
 1SP0635S(主板)配备ST光纤接口(AVAGO HFBR-x412Z)
 1SP0635D(从板)直接通过并联接口连接到主驱动器或从驱动器。
该驱动器是基于CONCEPT的SCALE™-2芯片组设计而成,这是一种高度集成的IGBT驱动技术,能够可靠且安全地操作IGBT。
该驱动器可用于所有机械上兼容的IGBT模块。该即插即用驱动器可实现装配后立即使用,用户无需为特定应用调试驱动器而投入精力。
1SP0635V(主板,左)与1SP0635D(从板,右)分别使用螺丝固定到3.3kV IGBT模块上
图1 1SP0635V(主板,左)与1SP0635D(从板,右)分别使用螺丝固定到3.3kV IGBT模块上
系统概述
1SP0635是由CONCEPT开发的基于高度集成的SCALE-2芯片组的即插即用驱动器/1/。该芯片组是一套专用集成电路(ASIC),它包含智能门极驱动器所需的大部分功能。SCALE-2驱动器芯片组是在成熟的SCALE芯片组技术/2/基础上的进一步开发。
1SP0635专门为可靠和安全地驱动1200V至3300V的高压和大功率IGBT模块而设计。这种主/从概念的驱动器结构,可安全地操作并联的IGBT模块。主驱动器(1SP0635V或1SP0635S)可单独使用来驱动未并联的IGBT模块,也可与一到三个1SP0635D从驱动器共用以驱动最多四个并联的IGBT模块。下面的内容将介绍1SP0635V或1SP0635S(主板)、1SP0635D(从板)的基本框图以及主驱动器和从驱动器的并联运行情况。
1. 1SP0635V/1SP0635S(主板)
1SP0635V和1SP0635S驱动器的基本框图如图2所示。该驱动器可单独使用,也可与最多三个从驱动器共用。三个从驱动器可通过并联接口X2和X3直接连接到主驱动器或其他从驱动器。X2和X3接口完全相同。
1SP0635V和1SP0635S驱动器的基本原理图
图2 1SP0635V和1SP0635S驱动器的基本原理图
该驱动器具有以下特性:
 设计用于3300V及以下电压的IGBT模块的DC/DC电源
 电源监控
 光纤接口(驱动输入和故障反馈)
 动态Vce检测(短路保护)
 动态高级有源钳位DA2C(关断时提供过压保护)
 门极监控
 用于主-从连接的并联接口X2和X3
驱动器上包含最优化且可安全驱动IGBT模块必需的所有元件及功能,例如将开关损耗降至最低的最小门极电阻、门极钳位等。此外,它还包括用于设置Vce检测的门槛电压和响应时间的元件。其即插即用功能意味着该驱动器安装后可立即使用,用户无需为特定应用调试驱动器而投入精力。
门极电阻和其他关键元件的值可在对应IGBT模块的驱动器的数据手册中找到/3/。
2. 1SP0635D(从板)
1SP0635D驱动器的基本框图如图3所示。需要并联IGBT模块时,1SP0635D只能与1SP0635V或1SP0635S驱动器共用。1SP0635D驱动器可通过并联接口X2或X3连接到1SP0635V或1SP0635S主驱动器或其他1SP0635D从驱动器。最多可以直接并联三个从驱动器(和一个主驱动器)。
1SP0635D驱动器的基本原理图
图3 1SP0635D驱动器的基本原理图
该驱动器具有以下特性:
 电源监控
 动态高级有源钳位DA2C(关断时提供过压保护)
 门极监控
 用于主-从或从-从连接的并联接口X2和X3
驱动器上包含最优化且可安全驱动IGBT模块必需的所有元件,例如将开关损耗降至最低的最小门极电阻、门极钳位等。
电源电压以及输入信号通过并联接口X2或X3从主驱动器输送。1SP0635D驱动器中没有DC/DC电源或光纤头。
此外,从驱动器中未设置退饱和保护,该功能已在主驱动器中实现。
其即插即用功能意味着该驱动器安装后可立即使用,用户无需为特定应用调试驱动器而投入精力。
门极电阻和其他关键元件的值可在对应IGBT模块的驱动器的数据手册中找到/3/。
3. 使用主-从驱动器进行IGBT模块并联
如果需要并联两到四个IGBT模块,则必须使用一个主驱动器以及一到三个从驱动器。图4所示为其基本原理。
在半桥配置中并联一主两从1SP0635驱动器的原理(示例)
图4 在半桥配置中并联一主两从1SP0635驱动器的原理(示例)
电气隔离在主驱动器上(电源的DC/DC变换器及变压器,以及信号输入和状态反馈的光纤接口)实现。从驱动器与主驱动器通过X2或X3的并联总线连接,其中包括电源,输入信号及门极监控的反馈信号。主从驱动器上的接口X2和X3完全一致,可以互换。并联接口X2或X3可确保所有并联驱动器同步开通和关断。
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