1700V以下大功率IGBT智能驱动模块使用手册 （采用全部国产化元器件设计） 云南拓普科技出品的系列大功率IGBT智能驱动模块是特别为国产化需求企业推出的一款可靠、安全的高性能驱动模块，产品功率大、设计精巧、功能齐全、使用方便。本产品已获得国家专利授权。 2PD0320双通道大功率IGBT智能驱动模块具有软关断功能，引脚与Power Integrations公司的2SC0435T型驱动产品兼容，可替代使用。 2PD0320实物照片 1．主要特点、技术指标和运用 1）主要特点： * 带短路、过流以及欠压保护 * 软关断保护技术 * 高电气隔离，特别可靠和耐用 * 开关频率从0～100KHZ，占空比：0 ～100% * 抗干扰强，dv/dt>100,000V/us * 内部集成DC/DC电源 2）技术指标 驱动通道数：2通道； IGBT阻断电压Vce：≤1700V； 额定输入电压：15V（±0.5V）； 最大驱动电流：± 30A； 内置DC/DC功率：2*3W； PWM输入电平：0-15V（兼容TTL和COMS电平）； 额定驱动电压：+15V/-10V； 操作温度范围： 2PD0320I：-40℃～+85℃ 2PD0320I J： -40℃～+105℃ 最大指标 符号 定 义 参数 单位 VDD 原边供电电压 15.5 V ViH 输入信号电压（高） VS+0.3 V ViL 输入信号电压（低） GND-0.3 V IoutPEAK 输出峰值电流 30 A fmax 最大开关频率 100 kHz VCE IGBT阻断电压 1700 V dv/dt 电压上升率 50 kV/us VisoIIO 输入输出隔离电压（AC,RMS,60S） 4000 V VisoI12 通道1和通道2隔离电压 （AC,RMS,60S） 4000 V RGonmin 最小开通电阻 0.5 Ω RGoffmin 最小关断电阻 0.5 Ω Qout/pulse 单个脉冲最大输出电能 45 uC Top 使用温度 2PD0320I -40℃～+85℃ ℃ 2PD0320J -40℃～+105℃ Tstg 存储温度 2PD0320I -55℃～+105℃ ℃ 2PD0320J -55℃～+125℃ 特性指标 符号 定 义 参数 单位 最小 典型 最大 VDD 原边供电电压 14.5 15 15.5 V VDC DC/DC供电电压 14.5 15 15.5 ISO 原边空载电流 110 mA 原边最大电流 650 mA Vi 输入信号电压 0 5 15.5 V VG(on) 门极开通电压 +15 V VG(off) 门极关断电压 -10 V IOMAX 最大驱动电流 30 A td(on) 开通延迟时间 0.75 us td(off) 关断延迟时间 0.75 us td(err) 故障输出延迟时间 1.5 us TTD 内部默认死区时间 2.2 us Trst 故障后重启时间 5 ms CPS 原副边耦合电容 10 pF W 重量 23 g MTBF 平均无故障时间（Ta=40℃,最大负载） 2 106h 3）应用 ?变频器 ?电机驱动 ?机车牵引 ?大功率变换器 ?大型开关电源等 2.2PD0320外形尺寸及引脚排列 2PD0320侧视图 2PD0320俯视图 低压侧引脚定义表： 引 脚 信 号 定 义 说 明 1 VDD 供电正 15V 2 SO1 通道1故障输出 集电极开路，故障时为低 3 SO2 通道2故障输出 集电极开路，故障时为低 4 TD1 死区设置1 5 TD2 死区设置1 6 VDD 供电正 15V 7 GND 电源地 8 IN1 通道1信号输入 0-15V(兼容TTL和COMS) 9 IN2 通道2信号输入 0-15V(兼容TTL和COMS) 10 GND 电源地 高压侧引脚定义表： 引 脚 信 号 定 义 说 明 11 ACL1 通道1有源钳位输入 12 VCE1 通道1过流检测输入 13 REF1 通道1过流保护电平设置 14 COM1 通道1公共端 15 VE1 通道1射级输出 16 VISO1 通道1隔离电源输出 17 GH1 通道1开通输出 18 GL1 通道1关断输出 19 20 21 32 ACL2 通道2有源钳位输入 33 VCE2 通道2过流检测输入 34 REF1 通道2过流保护电平设置 35 COM2 通道2公共端 36 VE2 通道2射级输出 37 VISO2 通道2隔离电源输出 38 GH2 通道2开通输出 39 GL2 通道2关断输出 3．应用举例 下图是2TP0320的运用参考电路。从应用电路可以看出，云南拓普科技的系列大功率IGBT智能驱动模块需要更少的外围器件，驱动电路简单，集成度高。 2TP0320典型运用电路1 2TP0320典型运用电路2(有源钳位) 4． 工作原理： 4．1 结构： 2TP0320大功率IGBT智能驱动模块主要由内部DC/DC变换电路，低压端逻辑和调制解调电路、高压端TOP通道以及BOT通道控制和驱动电路构成等。 所有标准的PACEMAKER 系列大功率IGBT智能驱动模块都包括一个隔离的DC/DC转换器，为各个驱动通道提供工作电压。因此驱动器只需要一个稳定的15V直流电压。根据不同的应用，特别是驱动频率和功率管的门极电荷，Pacemaker提供有不同的驱动功率。2PT0320内部DC/DC的驱动功率为2*3W。 2PT0320结构原理如下图所示： 2PT0320内部结构示意图 4．2 保护特性： 2PT0320的每个通道都有VCE监测电路。一旦检测出输出欠压或是IGBT过流（短路），模块立即产生关断信号，关闭功率管。2PT0320 正常工作时SOX引脚输出高电平，故障时输出为低电平（输出为集电极开路方式，由外部电阻拉高）。故障保护期间，驱动器不再接受任何驱动信号，直到“封锁”时间（5ms）后重新启动。 4．3 管脚说明 4．3．1 低压侧管脚： 脚1 VDD： 低压端+15V电源输入端故障输出端。建议与GND引脚间接大于10uF的滤波电容。 脚SO1、脚SO2： 通道1和通道2的故障输出端，内部集电极开路结构，可通过外部电阻上拉。正常时不导通，档驱动报过流（短路）或是欠压故障时导通，电平被拉低。驱动能力≤100mA。 脚TD1、TD2 死区设置引脚，模块内部有通道互锁电路，防止通道1和通道2同时导通造成直通短路。模块内部有死区电路，默认死区2.2uS，如果需要增加死去时间，可以在TD1、TD2与GND间加电容实现，最终的死区时间约为TD=(Cp+220)/100 us，Cp的单位是pF。 脚IN1和IN2： 通道1和通道2的驱动信号输入端，输入信号为高时GH1和GH2输出高电平，驱动IGBT模块导通；输入信号为低时GL1和GL2输出低电平，驱动IGBT模块关断。 4．3．2高压侧 脚ACL1和ACL2： 通道1和通道2有源钳位输入引脚，不用时可悬空或是短接到COM1和COM2。1200V的IGBT模块有源钳位电路连接如下图所示。 脚VCE1和VCE2： 通道1和通道2过流（短路）保护VCE1和VCE2电压检测输入端，在IGBT模块处于开通状态时，模块将检测IGBT模块CE端的压降，当压降大于REF1或REF2引脚的设定电压时驱动将关闭输出，并使SO1或SO2输出低电平。当封管时间达到故障保持时间5ms后重新进行VCE检测。 VCE检测电路如下图所示，电路由R103、R104、R106、C105以及V102和V103构成。V102和V103采用高压快恢复二极管。C105以及R103用于设置VCE检测的盲区时间。 IGBT过流保护检测电路 死区时间设置参考： 序号 Rref/Cvce 死区时间 1 68K/330pF 3.5uS 2 68K/680pF 5.5uS 3 68K/1000pF 7uS 4 68K/1200pF 8uS 5 68K/1500p 10.5uS 脚REF1和REF2： 通道1和通道2过流（短路）保护门限电压设置。门限电压VREF=10*Rref/(10+Rref), Rref的单位是kΩ。 脚SEC_ BOT _15P： 高压端BOT通道+15V电源输出端。应外接滤波电容。 脚SEC_TOP_GND： 高压端BOT通道公共地。 脚GH1和GH2： 通道1和通道2的IGBT开通驱动输出。当IN1和IN2为高电平且无故障时GH1和GH2输出15V电平，驱动IGBT导通。 脚GL1和GL2： 通道1和通道2的IGBT关段输出。当IN1和IN2为低电平或有故障时GL1和GL2输出-10V电平，驱动IGBT关断。 脚VISO1和VISO2： 通道1和通道2的隔离15V电源输出端，该引脚与VE1或VE2引脚间加大于10uF的滤波电容，推荐电容值≥47uF。 脚COM1和COM2： 通道1和通道2的公共端，该引脚与VE1或VE2引脚间加大于10uF的滤波电容，推荐电容值≥47uF。 脚VE1和VE2： 通道1和通道2的IGBT模块E极接线端。 4.4 布线 布线时注意驱动器尽量靠近功率管，门极引线长尽量不要超过10cm，最好采用绞线连接。 建议在功率管门极和发射极间背靠背接两个稳压二极管，稳定门极电压。 5. 运用注意事项 2PT0320是一款双通道大功率IGBT驱动模块，其封装与Power Integrations公司的2SC0435T型驱动产品兼容，但不完全一致，使用前请仔细阅读产品使用手册。 6． 驱动功率的计算： 通过数据手册找到栅极输入电容（Cin），则需要的驱动IGBT总功率可由下列简单公式计算 P=f*Cin*△V2 或者P=f*Q* △V 门极电荷 Q=∫idt=C*△V （注意：P代表除去在驱动通道和驱动电源中的损耗后实际的驱动公率。）