SCALE系列集成IGBT驱动电路

1.SCALE 系列集成IGBT驱动电路的性能特点
SCALE系列集成驱动器是由瑞士CONCEPT公司生产的专门用于驱动IGBT和功率MOSFET的功率器件的集成驱动器。SCALE系列集成IGBT驱动器采用ASIC设计，仅用15V电源驱动，开关频率大于100kHz，并具有多功能、低成本、易使用、高可靠性和长寿命等特点。根据实际应用中对驱动性能，驱动输出通道数目、隔离等的不同要求，SCALE系列集成IGBT驱动器具有相应的不同型号，可满足不同的需求。SCALE系列集成驱动器可驱动1700V、1200A的IGBT模块，其主要型号和驱动能力见下表。文章来源：http://www.igbt8.com/qd/186.html     SCALE系列集成IGBT驱动器的性能特点如下：
    ①适用范围宽。可应用在数千瓦至数兆瓦的功率范围及耐压要求范围内，几乎可工作在所有的频率及调制模式下，适用于任何厂家生产的功率模块。
    ②体积小巧、结构紧凑、应用灵活，具有直接和半桥两种模式可供选择。在半桥模式下，可选用所要求的死区时间。
    ③成本低，具有很高的性能价格比。除可提供栅极驱动外，还具有检测状况显示及电
源隔离等功能，是一种可满足市场所有要求的、最经济实用的驱动板。
    ④使用简便。该驱动板的电接口非常简单，可处理5-15V电平的标准逻辑信号，具有施密特触发器输入特性，且对输入信号没有特殊要求。故障传送使用集电极开路输出，可与常用的逻辑电平相兼容。因为驱动板具有所有智能化驱动功能，且驱动信号、状态传送及电源与功率部分完全隔离，所以使用起来非常简单。在大多数情况下，用智能化SCALE驱动板来驱动标准IGBT模块比使用智能化IGBT模块(IPM)更加简便，也更加灵活。
    SCALE系列集成驱动器内部由输入处理电路、驱动输出电路、短路和过流保护电路、隔离状态识别电路、电源检测电路和DC/DC开关电源构成。SCALE系列集成驱动器提供的驱动电流可达18A，输出驱动信号的导通电平为+15V，关断电平为-15V，开关工作频率范围为0-l00kHz；具有500V~10kV的电气隔离特性，占空比为0~100%。
    DC/DC转换电路的功能是将输入部分与工作部分进行隔离。输入处理电路由LDI001及其外围电路组成。由于控制电路产生的PWM信号不能直接通过脉冲变压器，特别是当脉冲信号的频率和占空比变化较大时尤为困难。LDI001就是专门为此而设计的，此专用集成电路的功能主要是对输入的PWM信号进行编码，以使其可通过脉冲变压器进行传输。由于该器件内部带有施密特触发器，因此对输入端信号无特殊的边沿陡度要求，并能提供准静态的状态信号反馈。将其设计为集电极开路方式，可以适应任何电平逻辑，并可直接产生死区时间。以上优点使得接口既易用又灵活，从而省量了其他专用电路所必需的许多外围元器件。
驱动输出及逻辑保护电路的核心芯片是LDI001。它将变压器接口、过流及短路保护、阻断逻辑生成、反馈状态记录、供电监视和输出阶段识别等功能都集成在一起。每个通道设有一个智能门驱动器IGD，其具体功能是对脉冲变压器传来的PWM信号进行解码和功率放大，对IGBT进行短路保护、过流保护及电源的欠压检测保护，并向LDI反馈状态，以产生短路保护的响应时间和阻断时间等。
2．SCALE系列集成IGBT驱动器的内部结构
SCALE系列集成驱动器的内部结构如下图所示（两通道）。由图可见，驱动器由3个功能单元组成。第一个功能单元是逻辑与驱动电路接口(LDI)，用于驱动两个通道。当加在输入端INA和INB的PWM信号经过处理后，其驱动信息被分别送到每个驱动通道的脉冲变压器。因为PWM信号的频率和占空比变化较大，所以不能简单地通过变压器传送。为此，SCALE系列集成驱动器配备LDI001逻辑驱动接口。第二个功能单元是智能栅极驱动器(IGD)，对应于每个驱动通道都有一个IGD。第三个功能单元是集成DC/DC变换器。所有标准的SCALE驱动器都有一个DC/DC变换器，以便为各个驱动通道提供工作电源。因此，该驱动器只需一个稳定的15V直流电源。     (1)电子接口LDI001
    因为PWM信号的频率和占空比变化较大，所以不能简单地通过变压器传送。为此，SCALE驱动器配备了LDI001逻辑驱动接口。LDI001的结构如下图所示，它具有如下功能。
    ①为用户提供一个简单的接口，两个信号输入端都具有施密特触发器特性。
    ②与5V、15V的逻辑电平相匹配。
    ③产生半桥所需的死区时间。
    ④对PWM信号进行编码，以使其可通过脉冲变压器传送。
    ⑤识别脉冲编码器传送的编码信号并予以放大，以为用户提供一个准静态的状态信号。