Concept SCALE-2 IGBT模块驱动芯片组功能介绍(2)

配备SCALE-2 芯片组的驱动器型号

驱动核（driver core）:

2SC0106T

2SC0108T

2SC0435T

2SC0650P

1SC2060P

2SD300C17

即插即用驱动器（Plug & play driver）:
2SP0115T ( for Econodual3)
2SP0320T/V (for Primepack)
1SP0635 (for 3.3kV, 140*130,140*190)
1SP0335 (for 4.5kV,6.5kV, 140*190)
副边稳压电路的介绍：

驱动器原方的供电为+15V，经过DC/DC处理后得到+25V，这个电压是开环的，这意味着，如果原方+15V波动，这个+25V也会波动。

SCALE-2副边的ASIC将+25V分割成+15V及-10V，其中+15V是被稳压的，这是一个闭环电路，如果Viso与VE之间的电压不是+15V，则内部电流会调整使得输出电压稳定在+15V；而-10V则是开环的，是不稳压的。VE管脚是芯片“造”出来的，内部是靠电流源来控制输出的电压源。Viso是+15V，VE是0V，COM是-10V。

这种稳压的方法与常见的用稳压二极管或者三端稳压电压电路是完全不同的。
副边电源欠压保护原理的介绍：

在控制电掉电的过程中，系统是非常危险的，驱动器的掉电保护逻辑是极其重要的。在驱动器原方电压下降的过程中，由于DC/DC电源是开环的，所以副边的+25V会跟着下降，VE和COM之间的-10V会跟随着下降，而Viso与VE间的电压则被稳定在+15V；

如果Viso与COM之间的电压继续下降至COM与VE之间的电压只有-5.5V时，芯片会将这个-5.5V稳住，使之不再下降；同时，Viso与VE之间的+15V开始下降，这个电压掉到+12V时，芯片报欠压保护。IGBT被关掉，且门极关断电压被维持在 -5.5V。

在驱动器掉电过程中，IGBT的关断电压要保持在至少-5.5V，这样做的原因是因为大功率的IGBT都有较强的米勒效应，必须要有负压来保证其可靠关断，零压关断是不够安全的。

副边电源支撑电容的介绍(1)：

驱动器DC/DC电源的副边需要有支撑电容，其目的是为了稳定副边的电压，以及为IGBT提供门极电荷。

IGBT的门极电荷量的数值是选择支撑电容的最重要的依据。

下面将陈述单次开通IGBT时，电路中发生的变化。

在IGBT的门极被开通的过程中，门极电压从负压(-10V或-15V)提升到正压(+15V)，驱动器需要向IGBT门极注入数值为Qg的电荷量，如下图示，IGBT的datasheet通常会给出-15V至+15V的Qg。

通常的IGBT模块根据容量大小，门极电荷量从几uC到几十uC不等。
副边电源支撑电容的介绍(2)：

门极电荷的意义：

如右图示，C1，C2是副边电源的支撑电容，当T1导通时，C1的电荷通过T1流向IGBT的门极，当门极的电压达到+15V时，流进门极的电荷量大约为Qg。这意味着，在单次IGBT开通的过程中，IGBT的门极得到的电荷，全部来自C1。

根据电荷守恒，门极得到的电荷，等于支撑电容贡献出来的电荷。我们知道如下公式：

ΔQ = C *ΔU

根据这个式子，我们可以知道，支撑电容在向门极提供电荷时，电压会出现一定的下跌。
副边电源支撑电容的介绍(3)：

如果使用SCALE-2的驱动器，门极电压的摆幅可能是23V (-8~+15V，2SC0108T)，或者是25V(-10~+15V,2SC0435T)，根据具体型号不同有别。这里还存在一个折算，因为IGBT的datasheet定义Qg时使用的门极电压摆幅为30V(-15~+15V)，如果不折算则计算结果裕量更大。当电容C1向门极充电时，C1要贡献电荷量，这意味着C1的电压会有跌落，而跌落的幅值为：

ΔU =ΔQ/ C

通常在驱动IGBT时，C1的电压会有些波动，是正常的。我们推荐，每1uC的门极电荷对应3uF的电容量。如果在设计时按照这个推荐选电容，则电容电压的跌落值为：1uC/3uF=0.33V

电容最好是选贴片陶瓷电容，例如：1206/25V/X7R

电解电容由于有温度和寿命的问题，可靠性略差。

C1和C2的值不宜过大，否则在DC/DC电源启动时，原方的mosfet应力过大。