2SP0325 IGBT驱动器结合New MPD轻松实现可再生能源逆变器系统的(3)

IGBT短路保护

图6：2SP0325T与CM2500DY-24S在半桥拓扑中的短路

2SP0325驱动器中的短路检测采用与其他SCALE-2驱动器相同的可靠原理实现：在IGBT导通时，通过一个电阻网络对IGBT的饱和电压进行监控。该电路检查集电极-发射极电压在导通后的给定时间内是否降低到了预设水平。如果集电极-发射极电压未低于该水平，或者稍后在IGBT导通时高于该水平，则检测出短路故障，驱动器将在IGBT的RBSOA内安全关断IGBT。

图7：短路检测电路

在IGBT关断状态下，图7中驱动器的内部MOSFET T1将管脚VCE连接到管脚COM。然后，电容Ca放电至负电源电压。在IGBT开通过程以及导通状态下，驱动器的内部MOSFET T1关断，Ca将从COM电位被充电至IGBT饱和电压。如果集电极-发射极电压（蓝圈）高于预设水平，则Ca电压（红圈）会升高到参考电压（绿圈）以上，IGBT即处于短路状态，驱动器将立即关断IGBT。

使用电阻网络的退饱和保护功能比使用二极管的传统解决方案更具优势。VCE检测不再受到高压二极管的寄生电容或其显著的温度特性的影响。此外，IGBT饱和导通期间的滤波时间常数相对较高 —— 在50µs的范围内。这种滤波可避免在IGBT处于导通状态时因VCE在短时内突然升高而出现误保护。
此外，SCALE-2驱动器可在IGBT处于导通状态时提供非常稳定的+15V门极电压。该功能在II类短路条件下特别具有优势。在此故障模式下出现的高集电极-发射极dv/dt可将数量相当大的电荷注入门极电路（密勒效应）。这会造成门极电压升高，从而导致过高水平的短路电流。这可能会给IGBT模块带来危险，特别是在短路时间过长时。SCALE-2驱动器使用一个肖特基二极管进行钳位，将门极-发射极电压限定在安全值。稳定的15V电源可吸收密勒效应反馈的电荷，并保证IGBT的安全工作。
结论
由于采用高集成度的SCALE-2芯片组，2SP0325 CONCEPT门极驱动器能够为Mitsubishi生产的New Mega Power Dual IGBT模块提供高性价比及可靠的驱动方案。该驱动器经过优化设计，能满足该IGBT大多数应用的要求。这种即时可用的解决方案可使驱动器在安装到IGBT模块后立即投入运行。因此，可轻松缩短设计周期并降低开发风险。通过为New Mega Power Dual IGBT模块推出的即插即用驱动器系列，CONCEPT再次展示出成熟的SCALE-2芯片组的卓越性能，该芯片组可令最新一代的IGBT模块在强EMI环境中实现最优运行。
参考文献
[1] http://www.mitsubishielectric-mesh.com/download/document/20130712Zldmc.pdf
[2] J. Thalheim, H. Rüedi: Universal Chipset for IGBT and Power MOSFET Gate Drivers, PCIM Europe, 2007
[3] O. Garcia, J. Thalheim, N. Meili: Safe Driving of Multi-Level Converters Using Sophisticated Gate Driver Technology, PCIM Asia, 2013

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