应用笔记 AN 模块的评估驱动板

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伍毓曹
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1 EconoDUAL 3 和 EconoPACK + 模块的评估驱动板 IFAG IMM INP M AE

2 版本英飞凌科技股份公司印制 Warst ein, Germ an y 英飞凌科技股份公司版权所有,2011 年保留所有权利免责声明本应用文档中给出的信息仅作为关于使用英飞凌科技组件的建议, 不得被视为就英飞凌科技组件的任何特定功能条件或质量作出的任何说明或保证本应用文档的使用者必须在实际应用中验证本文档描述的任何功能英飞凌科技在此声明, 未就本应用文档中给出的任何及所有信息作出任何性质的保证, 也不承担任何性质的责任, 包括但不限于没有侵犯任何第三方的知识产权的保证为方便客户浏览, 英飞凌以下所提供的将是有关英飞凌产品及服务资料的中文翻译版本该中文翻译版本仅供参考, 并不可作为任何论点之依据虽然我们尽力提供与英文版本含义一样清楚的中文翻译版本, 但因语言翻译和转换过程中的差异, 可能存在不尽相同之处因此, 我们同时提供该中文翻译版本的英文版本供您阅读, 请参见 Evaluat ion Driver Board f or EconoDUAL ME3, ME4 and EconoPACK+ m od ules 并且, 我们在此提醒客户, 针对同样的英飞凌产品及服务, 我们提供更加丰富和详细的英文资料可供客户参考使用请详见 Pow er Managem ent ICs 客户理解并且同意, 英飞凌毋须为任何人士由于其在翻译原来的英文版本成为该等中文翻译版本的过程中可能存在的任何不完整或者不准确而产生的全部或者部分任何直接或者间接损失或损害负责英飞凌对于中文翻译版本之完整与正确性不担负任何责任英文版本与中文翻译版本之间若有任何歧异, 以英文版本为准, 且仅认可英文版本为正式文件您如果使用以下提供的资料, 则说明您同意并将遵循上述说明如果您不同意上述说明, 请不要使用本资料信息垂询若需获得关于技术交付条款和价格的更多信息, 敬请联系距离您最近的英飞凌办事处 ( 警告由于技术要求, 组件可能包含有害物质若需了解相关物质的类型, 请联系距离您最近的英飞凌办事处如果可以合理地预计英飞凌的某个组件失效可能会导致生命支持设备或系统失效, 或者影响该等设备或系统的安全性或有效性, 那么在将这些组件用于生命支持设备或系统之前, 必须获得英飞凌的明确书面同意生命支持设备或系统意指用于植入人体内部, 或者支持和 / 或维持维系和 / 或保护人类生命的设备或系统如果这些设备或系统失效, 可以合理推定其用户或其他人的健康将受到威胁 AN 修订记录 : 日期 ( ),V1.3 先前版本 : 1.1 页码 : 主题 ( 有源栅极钳位电路的改进 ) 作者 : Alain Si ani IFAG IMM INP M AE, Uwe Jan sen IFAG IMM INP M AE 欢迎提出意见和建议您是否认为本文档中的任何信息存在错误含糊不清或遗漏? 您的宝贵意见和建议将帮助我们持续不断地改进本文档的质量请将您的意见和建议 ( 请注明本文档的索引号 ), 发送电子邮件至 : [WAR-IGBT-Ap p licat io n@in f in eo n.co m ]

3 目录 1 引言设计特点主要特点关键数据引脚配置 EconoDUAL 3 驱动器板的机械尺寸 EconoPACK + 驱动器板的机械尺寸电气特征供电电源输入逻辑 PWM 信号最大开关频率功率放大器短路保护和有源钳位故障输出温度测量开关损耗开通损耗关断损耗 EconoDUAL 3 电路板的电路原理图布板和材料清单电路原理图装配图布板材料清单栅极电阻清单 EconoPACK + 电路板的电路原理图布板和材料清单电路原理图装配图布板材料清单栅极电阻清单如何订购评估驱动板参考文献产品代码说明 : XED 100 E 12 F2 F2 - 隔离功能 12 - 适合于 1200V IGBT E - 评估板 A 的输出电流 2ED- 两通道驱动器 6ED - 六通道驱动器 3

的设计是按数据手册中设计目标提到的有关环境条件实施的在选择器件时已考虑符合 RoHS 的规定该设计已做了如本文档所提到的各种测试, 但未经有关制造业以及在整个工作环境温度范围或全寿命工作下的验证由英飞凌提供的此电路板仅经受过功能性测试由于其用途,

4 1 引言 EconoDUAL 3 模块的评估驱动板 2ED100E12-F2 如图 1 所示 EconoPACK + 模块的评估驱动板 6ED100E12-F2 如图 2 所示这些评估驱动板是为了客户使用这些模块设计产品提供第一步支持小批量的评估板, 可以由 Inf ineon 提供这篇文档的数据手册部分描述了这个评估板的性能指标, 而其余部分提供了一些信息, 旨在使用户可以根据他们的特殊需求进行复制, 修改和评估该产品的设计 2ED100E12-F2 和 6ED100E12-F2 的设计是按数据手册中设计目标提到的有关环境条件实施的在选择器件时已考虑符合 RoHS 的规定该设计已做了如本文档所提到的各种测试, 但未经有关制造业以及在整个工作环境温度范围或全寿命工作下的验证由英飞凌提供的此电路板仅经受过功能性测试由于其用途, 该评估板不像常规产品那样, 受到退货分析流程变更通知产品回收等流程的制约详细内容请查看英飞凌的保证和责任限制的免责声明和警告图 1 安装在 EconoDUAL 3 模块上的评估驱动板 2ED100E12-F2 图 2 安装在 EconoPACK + 模块上的评估驱动板 6ED100E12-F2 4

5 2 设计特点以下部分提供该电路板的概况, 包括主要特点关键数据引脚分配和机械尺寸 2.1 主要特点 2ED100E12-F2 和 6ED100E12-F2 评估驱动板有以下特征 : 2ED100E12-F2 为双通道 IGBT 驱动器, 适用于 IGBT4 6ED100E12-F2 为六通道 IGBT 驱动器在电气和机械特性上满足用于 600 V 和 1200 V Eco nodual 3 或 Eco no PACK + IGBT 模块包含具有短路保护的 DC/DC 供电电源隔离的温度测量短路保护时间 t of f < 6 µs 欠压锁定 IGBT 驱动器 IC PWM 和故障信号是正逻辑的 5 V CMOS 电平每一相桥臂都有一个故障输出信号 PCB 设计符合 IEC 的要求, 污染级别 2, 过电压类别 II 5

6 2.2 关键数据下表提供的都是在 T A = 25 C 条件下测量的典型值表 1 关键数据和特征值 ( 典型值 ) 参数 Value Unit V DC DC/DC 变换器的供电电压 + 15 V V CC 数字逻辑器件的供电电压 + 5 V V LogicIN 高端和低端 IGBT 的 PWM 信号 0 / V V FAULT / 故障检测输出电压 0 / V I FAULT m ax. / 故障检测输出负载电流 1 ma V 0 RST / 复位输入 0 / V I DC IGBT 模块每相的 DC/DC 变换器消耗的电流 4 ma I CC IGBT 模块每相的数字逻辑器件消耗的电流 02 ma V out 高端和低端通道的驱动电压 / - V I G 最大峰值输出电流 ±10 A P DC/DC 给高端和低端 IGBT 供电的 DC/DC 最大的输出功率 3 W f S 最大的高端和低端 IGBT 的 PWM 信号频率 1) 100 khz t PDELAY 传输延迟时间 200 ns t PDISTO 输入到输出传输失真 15 ns V Desat 欠饱和的参考电平 9 V d max 最大占空比 100 % V CES 最大的 IGBT 集射极电压 600/1200 V V TEMP 温度测量输出电压数字 0/5 V I TEMP 最大温度测量负载电流 5 ma T op 2) 设计的目标工作温度 - C T sto 设计的目标储存温度 - C U is,eff 绝缘电压 3), 变压器 500 V AC V IORM 最大可重复绝缘电压 4),1ED020I12-F 驱动 IC 1420 V p eak V IORM 最大工作绝缘电压 5),AD7400 Σ-Δ 转换器 891 V p eak 1) Eco n o DUAL 3 或 Eco n o PACK + 各类型模块的最大开关频率应分别计算限制因素为 : 每个通道的 DC/DC 最大输出功率为 1.5 W, 栅极电阻附近的 PCB 板 ( 使用 FR4 材料 ) 的最高温度为 105 C 详细信息请见第 2.3 章 2) 最高工作温度完全取决于负载和散热条件详细信息请见第 2. 3 章 3) 该值在数据手册有定义 :T60403-D4615-X054 日期 : ) 1ED020I12-F 数据手册, 版本 2.2,2009 年 12 月 5) AD7400 1/11 修订本 C 6

7 2.3 引脚配置除了 EconoPACK + 驱动器板的连接端子 X1 和 X2 的引脚 14 以外,EconoDUAL 3 和 EconoPACK + 驱动器板的所有连接端子都按表 2 所示配置表 2 描述了如图 3 所示的连接端子 X3 的引脚配置表 2 6ED100E12-F2 的连接端子 X3 的输入和输出引脚标号功能 X3.1 MClo ck 温度测量的时钟输出 X3.2 Sup p ly DC/DC 变换器的 + 15 V 供电电压 X3.3 GND DC/DC 变换器的供电地 X3.4 Sup p ly DC/DC 变换器的 + 15 V 供电电压 X3.5 TOP IN- 高端 IGBT 的 PWM 信号, 负逻辑 X3.6 TOP IN+ 高端 IGBT 的 PWM 信号, 正逻辑 X3.7 TOP RDY 高端 IGBT 的准备信号 X3.8 TOP /FLT 高端 IGBT 的故障检测输出 X3.9 TOP/BOT /RST 高端和低端 IGBT 驱动器的复位信号 X3.10 BOT /FLT 低端 IGBT 的故障检测输出 X3.11 BOT RDY 低端 IGBT 的准备信号 X3.12 BOT IN- 低端 IGBT 的 PWM 信号, 负逻辑 X3.13 BOT IN+ 低端 IGBT 的 PWM 信号, 正逻辑 X3.14 TEMP-Digit al 温度测量的 Σ/Δ 信号 X V 数字逻辑器件的 + 5V 供电电压 X3.16 Si gn al GND 数字逻辑器件的地图 3 6ED100E12-F2 评估驱动器板的连接端子 X3 的布置 7

这两个驱动器板应该用自攻螺钉固定住, 并焊接到 IGBT 模块顶部的辅助连接器 Econ odual 3 和

8 2.4 EconoDUAL 3 驱动器板的机械尺寸图 4 2ED100E12-F2 驱动器板的尺寸 2.5 EconoPACK + 驱动器板的机械尺寸图 5 6ED100E12-F2 驱动器板的尺寸这两个驱动器板应该用自攻螺钉固定住, 并焊接到 IGBT 模块顶部的辅助连接器 Econ odual 3 和 Eco n o PACK + 驱动器板的电气间隙和爬电距离 : 初级 / 次级不小于 8m m, 次级 / 次级不小于 4m m 8

9 3 电气特征以下章节介绍驱动器板在评估器件中的工作请注意以下段落描述的 2ED100E12-F2 与这篇应用笔记的上一版本相比做出了一些修改, 修改后的驱动器板能够驱动 IGBT4 模块, 且降低了对 Vcesat 检测错误触发的灵敏度 6ED100E12-12-F2 也进行了同样的修改, 但是第 7 章提供的该电路板的布板和清单仍是原先的设计 3.1 供电电源 2ED100E12-F2 和 6ED100E12-F2 每一相驱动上都有一个集成的 DC/DC 变换器, 这个集成的 DC/DC 变换器次级侧输出隔离的非对称供电电源 + 16V/-8V 高端和低端驱动器电压是采用由 15V 供电电压的 DC/DC 变换器分别独立产生的此外, 供电电源对 IGBT 的栅 - 射极有短路保护如果 DC/DC 变换器过载, 输出电压就会下降欠压锁定功能保证栅极驱动器只在指定的 IC 供电电压范围内工作这个故障信号送到驱动器的初级侧 3.2 输入逻辑 PWM 信号评估驱动器板专用于可焊接的 IGBT 模块 EconoDUAL TM 3 IGBT 模块采用两个独立 PWM 信号和 Econ opack TM + IGBT 模块采用六个独立 PWM 信号驱动是很有必要的每个 IGBT 都需要一个独立的驱动信号图 6 描述了单个驱动器的部分电路原理图高端和低端的驱动信号需要有合适的死区时间两个评估驱动器板都没有提供死区时间栅极电阻建议值根据第 24 页表 5 所示, 建议最小的死区时间 t TD 为 1µs 如果使用更大的栅极电阻, 请参考 [1] 图 6 单个驱动器输入电路的详细电路原理图图 6 给出了驱动电路 ( 正逻辑 ) 的部分电路原理图 IN+ 作为输入信号, 而 IN- 作为使能信号因此要使 IGBT 导通需要输入引脚 IN+ 有一个 + 5 V 信号, 输入引脚 IN- 有一个 GND 信号如要使用负逻辑来使整个电路工作, 输入引脚上的电容 C1 和 C2 需要交换另外, 这将导致一个额外的延迟时间, 而 IN+ 将作为使能信号 3.3 最大开关频率 IGBT 的开关频率受限于驱动供电电源的最大功率或者由于外部栅极电阻的功率损耗导致的 PCB 最高温度栅极电阻的功率损耗取决于 IGBT 栅极充电电流大小, 栅极电压大小以及 IGBT 的开关频率由于外部的栅极电阻功率损耗, 这将产生一定的热量, 会导致这些电阻附近的 PCB 温度升高这个温度不能超过 PCB 的熔点, 例如 : 对于标准的 FR4 材料是 105 C 9

通过公式 1 可以计算栅极电阻的功率损耗 : P dis P(R EXT ) P(R INT ) V out f s (1) 式中 : Q G Pdis = 耗散功率 P(REXT) = 外部栅极电阻耗散功率 P(RINT) = 内部栅极电阻耗散功率 ΔVout = 驱动输出电压的变化量 fs = 开关频率 QG = 对于给定栅极电压范围下 IGBT 栅极电荷

10 通过公式 1 可以计算栅极电阻的功率损耗 : P dis P(R EXT ) P(R INT ) V out f s (1) 式中 : Q G Pdis = 耗散功率 P(REXT) = 外部栅极电阻耗散功率 P(RINT) = 内部栅极电阻耗散功率 ΔVout = 驱动输出电压的变化量 fs = 开关频率 QG = 对于给定栅极电压范围下 IGBT 栅极电荷完整的栅极电阻包括内部栅极电阻和外部栅极电阻, 因此 IGBT 的驱动功率损耗一部分通过 PCB 进行耗散, 而另外一部分功率损耗则通过外部环境空气耗散内部功率损耗 P(R INT ) 与外部功率损耗 P(R EXT ) 的比例刚好等于内部栅极电阻 R INT 和外部栅极电阻 R EXT 的比例如果工作在 -8/+ 16V 条件下, 数据手册 Q ge 的值需要减少 20% 由于 PCB 的温度限制, 在热设计中需要考虑外部栅极电阻的功率损耗 P(R EXT ) 根据实验测定板的温度, 评估板的热阻可按如图 7 所示来计算热阻, 栅极电阻到 PCB: R t hrg -PCB = 45 K/W 热阻, 栅极电阻到周围环境 : R t hrg-am b = 39 K/W 如果外部栅极电阻功率损耗环境温度最大值 PCB 温度最大值已知, 利用这些值就能够计算出评估板的最高温度, 如下 : T Am b : 环境温度 T PCB : PCB 板温度 T G : 外部栅极电阻附近的 PCB 板温度图 7 栅极电阻的热阻模型 10

3.4 功率放大器驱动器的输出级如图 8 所示, 驱动器的输出级有两对配对互补的双极型晶体管, 用于放大驱动芯片的信号与驱动芯片能提供的电流相比, 驱动器的输出级能够驱动需要更大电流的 IGBT 输出级的两个 NPN 晶体管用于使 IGBT 开通, 两个 PNP 晶体管用于使 IGBT 关断.

11 3.4 功率放大器驱动器的输出级如图 8 所示, 驱动器的输出级有两对配对互补的双极型晶体管, 用于放大驱动芯片的信号与驱动芯片能提供的电流相比, 驱动器的输出级能够驱动需要更大电流的 IGBT 输出级的两个 NPN 晶体管用于使 IGBT 开通, 两个 PNP 晶体管用于使 IGBT 关断. 所选的晶体管要能够提供足够的峰值电流, 这才能够驱动所有的 600 V 1200V Eco n o DUAL 3 模块和 EconoPACK + 模块峰值电流可按公式 2 计算 : 图 8 功率放大器的驱动输出级栅极电阻连接在功率放大器和 IGBT 模块的栅极之间第 25 页表 5 和第 36 页表 7 列出了这些电阻的建议值对于某些模块, 这些电阻取值 0, 因此只需要一根跳线如果电阻有要求, 要注意选择的电阻应能承受重复脉冲功率, 以避免电阻老化 3.5 短路保护和有源钳位评估驱动板的短路保护依赖于,1ED020I12-F 驱动芯片的引脚 DESAT 上检测的电压是否高于 9 V 和有源钳位功能由于采用这样工作模式, 集 - 射极过压也能限制住集 - 射极过压是由杂散电感引起的关断过程的电压过冲受杂散电感电流直流电压的影响图 9 给出了用作欠饱和保护和有源钳位的部分电路 Econ odual TM 3 驱动板还有一个额外的二极管 D1, 以避免开通过程的旁路电流图 9 欠饱和检测和有源钳位 11

有源箝位是一种当 IGBT 关断时, 抑制关断瞬态过电压低于临界极限值的技术有源箝位的标准用法是用一串雪崩击穿二极管连接于 IGBT 模块的辅助集电极与门极之间当集电极与发射极之间的电压超过二极管击穿电压时, 二极管电流与驱动器输出的电流叠加在一起此时由于 IGBT 门极

所示室温下, 在采用有源钳位电路下,FF600R12ME4 模块短路时的典型关断波形如图 10b 所示图 10 a) 没有有源钳位功能的短路波形 b) 采用了有源钳位功能的短路波形 3.

12 有源箝位是一种当 IGBT 关断时, 抑制关断瞬态过电压低于临界极限值的技术有源箝位的标准用法是用一串雪崩击穿二极管连接于 IGBT 模块的辅助集电极与门极之间当集电极与发射极之间的电压超过二极管击穿电压时, 二极管电流与驱动器输出的电流叠加在一起此时由于 IGBT 门极 - 发射极电压升高, 晶体管保持在有源工作区且关断过程延长 di C /d t 变化率减缓限制了电压过冲在二极管箝位工作限制过压的这一段时间内雪崩击穿二极管流过高峰值的电流室温下, 在没有任何过电压限制措施条件下,FF600R12ME4 模块短路时的典型关断波形如图 10a 所示室温下, 在采用有源钳位电路下,FF600R12ME4 模块短路时的典型关断波形如图 10b 所示图 10 a) 没有有源钳位功能的短路波形 b) 采用了有源钳位功能的短路波形 3.6 故障输出当发生短路时,1ED020I12-F 模块的欠饱和保护电路检测到 IGBT 的电压增大并关断 IGBT 低电平有效的故障信号传送到驱动器的初级侧一个红色 LED 点亮, 向外发出故障信号只要驱动器没有复位信号, 引脚 /FLT 的状态就保持有效引脚 /FLT 的信号是低电平有效, 相关的电路原理图如图 11 所示图 11 单个驱动器的故障输出电路 12

13 3.7 温度测量基于内置在 EconoPACK TM 4 中的 NTC, 驱动板可以测量范围为 -40 C-150 C 的 IGBT 的基板温度两个评估驱动板上的温度测量电路是采用 Sigm a /Delt a 转换器因此, 使用数字信号处理温度是有优势的, 不需要特殊硬件电路, 而且后续的数字信号处理误差低用如图 12 所示的电路可以产生一个模拟信号图 12: 将 Σ/ Δ 数字信号转换成模拟电压的电路原理图表 3 数字信号 Σ/Δ 转化为模拟信号电路的材料清单类型数量数值封装尺寸元件名称推荐厂商电容 1 100n /50V/X7R C0603 C1 电容 1 1n/50V/C0G C0603 C2 电容 1 10n/50V/X7R C0603 C3 电容 1 100p /50V/C0G C0603 C4 运算放大器 1 AD8542ARZ SOIC08 IC1 电阻 2 39k R0603 R1, R5 Analo g Devices 电阻 2 100k R0603 R2, R6 电阻 2 22k R0603 R3, R4 电阻 1 10R R0603 R7 设计中使用的所有电子器件都是无铅的且满足 260 C 温度的焊接电阻值的精度应该小于等于 ± 1 %,COG 贴片电容值精度应该小于等于 ± 5 %,X7R 贴片电容值精度应该小于等于 ± 10 % 13

14 使用基板温度和热模型, 可以估计模块的结温热模型的复杂性取决于应用和散热条件以及有关精度和动态响应要求在出现断路情况下, 输出电压将低至 0 V 输出电压和基板温度的之间关系如图 13 所示温度测量 V TEMP =f(t J ) 图 13 温度测量的特性注意 : 不能通过检测温度来检测短路或短时过载, 但是可以用于长期过载条件下以及冷却系统失效时保护模块 14

4 开关损耗用于本应用笔记测试开关损耗的实验条件与模块数据手册中给出的开关损耗特性数据的实验条件有以下三个区别 : 1. 直流环节杂散电感 : 在本应用笔记测试中所有模块的直流环节电感近似为 35 nh, 而不是器件数据手册特性参数的 35 nh 到 80 nh 之间详情请见器件数据手册关于直流环节杂散电感对开关损耗影响的详细讨论请参考文献 [2] 2.

15 4 开关损耗用于本应用笔记测试开关损耗的实验条件与模块数据手册中给出的开关损耗特性数据的实验条件有以下三个区别 : 1. 直流环节杂散电感 : 在本应用笔记测试中所有模块的直流环节电感近似为 35 nh, 而不是器件数据手册特性参数的 35 nh 到 80 nh 之间详情请见器件数据手册关于直流环节杂散电感对开关损耗影响的详细讨论请参考文献 [2] 2. 栅极电压 : 评估驱动板提供 -8 V 的栅极关断电压和 16 V 的栅极开通电压, 然而器件数据手册特性参数中是在驱动器提供 + /- 15 V 的栅极电压条件下测试的 3. 栅极驱动器输出阻抗 : 在 IEC 关于 IGBT 的特性描述中, 使用的驱动器尽可能一个理想电压源评估驱动板的驱动器输出级的选择受电路板空间和成本限制, 因此驱动器输出阻抗不可能接近于 0 以上讨论的所有方面对模块的开关速度都有影响, 因此对开关损耗也有影响栅极电阻的选择应该使得开通时的 d i/d t 与器件数据手册特性参数描述中的条件近似相同, 然而开通损耗的差异始终存在 4.1 开通损耗模块的开通损耗与数据手册中给出的值相符作为一个例子, Econ odual 3 FF450R12ME3 模块测出的开通损耗如图 14 所示图 14 FF450R12ME3 使用驱动板 2ED100E12-F2 测出的开通损耗 15

16 所设计的 2ED100E12-F2 驱动板也适用于驱动 IGBT4 模块作为一个例子, 图 15 给出了 FF450R12ME4 模块测出的开通损耗图 15 FF450R12ME4 使用驱动板 2ED100E12-F2 测出的开通损耗 16

17 4.2 关断损耗一般来讲, 关断损耗随直流环节电压增大而线性增加图 16 和 17 给出了测得的关断损耗与直流环节电压和电流的关系曲线, 并证实了这一线性关系图 16 FF450R12ME3 模块的关断损耗 b) 图 17 FF450R12ME4 模块的关断损耗所有的损耗都是根据 IEC 标准测出的 17

18 5 EconoDUAL 3 电路板的电路原理图布板和材料清单两个驱动器板的设计都遵守以下规则, 包括铜层厚度绝缘板厚度, 如图 18 所示铜厚度绝缘层厚度图 18 使用的铜层和绝缘层厚度 5.1 电路原理图为了满足不同客户的要求, 并且使 EconoDUAL 3 模块的评估驱动板在产品开发或改进中易于应用, 本章节给出所有必需的技术性资料, 包括电路原理图,PCB 布板和器件清单等图 19 高端 IGBT 驱动器电路原理图图 20 低端 IGBT 驱动器电路原理图 18

19 图 21 高端和低端 IGBT 驱动器输出电路原理图图 22 温度测量电路原理图图 23 DC/DC 变换器电路原理图 19

20 TYC016POL 图 24 外部连接端子 5.2 装配图图 25 EconoDUAL 3 驱动板的器件布置图 20

21 5.3 布板 a) b) 图 26 EconoDUAL 3 IGBT 驱动器 a) 顶层布板 b) 第 2 层布板 a) b) 图 27 EconoDUAL 3 IGBT 驱动器 a) 第 3 层布板 b) 底层布板 21

22 5.4 材料清单该材料清单包含器件列表和装配的清单外部栅极电阻没有给出, 第 6.5 章才列出这些电阻值电阻值的精度应该小于等于 ± 1 %,COG 贴片电容值精度应该小于等于 ± 5 %,X7R 贴片电容值精度应该小于等于 ± 10 % 表 4 EconoDUAL 3 驱动板的材料清单类型数量数值 / 型号封装器件标号建议产商安装与否描述电容 4 100p /50V/C0 G 电容 9 100n /50V/X7 R C0603 C0603 C1,C4,C10,C12 C1B, C1T, C4B, C4T, C3, C6, C8, C13, C18T 电容 2.../50V/C0G C0603 C1C,C2C 否电容 2 470p /50V/X7 C0603 C1R,C2R R 电容 5 10n/50V/X7R C0603 C2, C5, C15T, C16T, C17T C2B, C2T, C3B, C3T,C5B,C5T, C6B, 电容 19 4µ7/25V/X7R C-EUC1206 C6T,C9B, C9T, C10B, C10T, C11B, C11T, C14T, C7, C14, C15,C16 Murat a 电容 2 220p /50V/C0 C0603 C7B,C7T G 电容 2 33p /50V/C0G C0603 C8B,C8T 否电容 3 1µ/25V/X7R C0805 C11,C12T,C13T 电容 2 optional/50v/ C0603 CGE1,CGE2 C0G 电容 1 TYCO16POL TYCO16PO X1 L 二极管 2 STTH112U SOD6 D5B,D5T TYCO 否二极管 4 ES1 DO214AC D6,D7,D8,D9 D 二极管 2 ZLLS1000 SOT23 D7B,D7T 驱动芯片 2 1ED020I12-F P-DSO-16 IC1,IC2 In f ineon 半桥驱动芯片 1 IR2085SPBF SO08 IC3 In t ern at ional Rect if ier 肖特基二极管 2 BAT165 SOD323R 隔离型 Σ/Δ 转换器 1 AD7400YRW Z P-DSO-16 DB,DT IC5 In f ineon 否 LED 2 CHIP- LED0805 LED1, LED2 电阻 4 27R R0603 BB, BT, BB1, BT3 电阻 4 10R R0603 BT2,R1L,R2L,R2L1 否电阻 4 电阻 4 100R 12R R0402 R0805 R1,R2,R7,R8 R1B,R1T,R1B2,R1T2 Vishay / CRCW080512R 0FKEAHP 脉冲电阻 22

23 类型数量数值 / 型号封装器件标号建议产商安装与否描述电阻 2 220R R0805 R1B1,R1T1 否电阻 5 0R R0603 R1C,R1C1,R2C,R2C1,R8T 否电阻 2 0R R0402 R_FR1,R_FR2 电阻 2 1k R0603 R2B,R2T 电阻 5 4k7 R0402 R3,R4,R9,R10,R_R 电阻 2 4R7 R0603 R20,R21 电阻 4 10k R0402 R6,R12,R22,R23 电阻 2 39R R0805 R5,R11 R4B, R4T, R5B, R5T, 电阻 8 可变的 R2010 R6B, R6T, R7B, R7T 电阻 1 1k2 R0603 R9T TT electro n ics 否脉冲电阻电阻 1 820R R0603 R10T 电阻 3 2k2 R0603 R11T,R13T,R17 电阻 1 270R R0603 R12T 电阻 2 10R R1206 R13,R19 电阻 2 15R R0603 R15,R16 电阻 1 68k R0603 R14 电阻 1 0R15 R0805 R18 电阻 1 39k R0603 R25 施密特触发器 1 SN74LVC1G17D BVR SOT23-5 IC4 D2B,D2R,D2T,D3, 肖特基二极管 17 BAT165 SOD323R D3B,D3T,D4,D4B, D4T,D5,D10,D11, D12,D13,D1, In f ineon D1R,D2 并联稳压器 1 TLV431BIDCKT SC70-6L IC7 T60403-D4615- D4615- Vacuum - 变压器 1 TR X054 X054 sch m elze 晶体管 2 BC856 SOT23 T1,T2 In f ineon 晶体管 4 ZXTN2010Z SOT89 T1B, T1B1, T1T, T1T1 Diodes 晶体管 4 ZXTP2012Z SOT89 T2B, T2B1, T2T, T2T1 Diodes 1 功率 Tren ch MOS 2 PMV45EN SOT23 T3,T4 philip s 瞬态电压抑制二极管瞬态电压抑制二极管 2 P6SMB440A SMB D1.1C,D2.1C Vishay 2 P6SMB510A SMB D2.1C,D2.2C Vishay D1.1B, D1.1T, On 稳压二极管 4 MM3Z5V6T1G SOD323-R 否 D1.2B, D1.2T Sem iconduct 稳压器 1 ZMR500FTA SOT23 IC6 o r 稳压二极管 2 BZX84-C11 SOT23 ZB,ZT 否 23

24 5.5 栅极电阻清单表 5 外部栅极电阻 R Gext, 所有封装都是 2010 模块 R Gon [ ] R Goff [ ] R4T, R4B, R6T, R6B [ ] R5T, R5B, R7T, R7B [ ] 安装与否 FF150R12ME 否 FF150R12MS 否 FF225R12MS 否 FF225R12ME 否 FF225R12ME 否 FF300R12ME 否 FF300R12ME 否 FF300R12MS 否 FF450R12ME 否 FF450R12ME 否 FF600R06ME 否 FF600R12ME 否 24

25 6 EconoPACK + 电路板的电路原理图布板和材料清单为了满足不同客户的要求, 并且使 EconoPACK + 模块的评估驱动板在产品开发或改进中易于应用, 本章节给出所有必需的技术性资料, 包括电路原理图,PCB 布板和器件清单等电阻值的精度应该小于等于 ± 1 %,COG 贴片电容值精度应该小于等于 ± 5 %,X7R 贴片电容值精度应该小于等于 ± 10 % 6.1 电路原理图在 Eco n o DUAL TM 3 和 Eco n o PACK TM + 评估驱动板中, 所有半桥的高端和低端驱动器电路原理图 ( 包括供电电路 ) 是相似的因此只需要描述 Eco n o DUAL TM 3 的电路原理图图 28 高端 IGBT 驱动器原理图图 29 低端 IGBT 驱动器原理图 25

26 图 30 DC/DC 变换器原理图图 31 高端和低端 IGBT 驱动器输出图 32 温度测量电路原理图 26

27 图 33 连接端子 6.2 装配图图 34 EconoPACK + 驱动板的器件布置图想要看清楚器件布置图的详细信息, 请用您的的 PDF 阅读器放大 27

28 6.3 布板图 35 EconoPACK + IGBT 驱动器顶层布板图 36 EconoPACK + IGBT 驱动器第二层布板 28

29 图 37 EconoPACK + IGBT 驱动器第三层布板图 38 EconoPACK + IGBT 驱动器底层布板 29

30 6.4 材料清单该材料清单包含器件列表和装配的清单外部栅极电阻没有给出, 第 33 页表 7 才有列出这些电阻值电阻值的精度应该小于等于 ± 1 %,COG 贴片电容值精度应该小于等于 ± 5 %,X7R 贴片电容值精度应该小于等于 ± 10 % 表 6 EconoPACK + 驱动板的材料清单类型数量数值 / 型号封装器件标号建议产商安装与否电容 6.../50V/C0G C0603 电容 9 10n/50V/X7R C0603 电容 6 33p /50V/C0G C0603 电容 n /50V/X7R C0603 C1C, C2C, C3C, C4C, C5C, C6C C2, C5, C18, C21, C34, C37, C40T, C41T, C42T C8B, C8T, C20B, C20T, C32B, C32T C1B, C1T, C3, C4B, C4T, C6, C13, C13B, C13T, C16B, C16T, C19, C22, C25B, C25T, C28B, C28T, C29, C35, C38, C43T, C45, C49 否否 C1, C4, C10, C12, C17, C20, 电容 p /50V/C0G C0603 C26, C28, C33, C36, C42, C44 C7B, C7T, C19B, C19T, 电容 6 220p /50V/C0G C0603 C31B, C31T C1R, C2R, C3R, C4R, C5R, 电容 6 470p /50V/X7R C0603 C6R CGE1, CGE2, CGE3, CGE4, 电容 6 optional/50v/c0g C0603 CGE5, CGE6 电容 5 1µ/25V/X7R C0805 C11, C27, C37T, C38T, C43 否电容 55 4µ7/25V/X7R C1206 C2B, C2T, C3B, C3T, C5B, C5T, C6B, C6T, C7, C9B, C9T, C10B, C10T, C11B, C11T, C14, C14B, C14T, C15, C15B, C15T, C16, C17B, C17T, C18B, C18T, C21B, C21T, C22B, C22T, C23, C23B, C23T, C26B, C26T, C27B, C27T, C29B, C29T, C30, C30B, C30T, C31, C32, C33B, C33T, C34B, C34T, C35B, C35T, Murat a C39, C39T, C46, C47, 变压器 3 T60403-D4615- X054 D4615-X054 TR1, TR2, TR3 Vacuum - sch m elze 30

31 类型数量数值 / 型号封装器件标号建议产商安装与否 LED 6 LEDCHIP- LED0805 LED1, LED2, LED3, LED4, LED5, LED6 肖特基二极管 39 BAT64-02W SCD80 D1, D2, D2B, D2T, D3, D3B, D3T, D4, D4B, D4T, D5, D6, D7, D8, D9, D9B, D9T, D10, D10B, D10T, D11, D11B, D11T, D12, D13, D14, D15, D16, D16B, D16T, D17, D17B, D17T, In f ineon D18, 整流二极管 6 ES1D DO214AC D28, D29, D30, D31, D32, D33 二极管 6 BAT64-02W SCD80 DB1, DB2, DB3, DT1, DT2, DT3 In f ineon 否瞬态电压抑制二极管 6 P6SMB/440V SMB D1.1C, D2.1C, D3.1C, D4.1C, D5.1C, D6.1C, 瞬态电压抑制二极管 6 P6SMB/510V SMB D1.2C, D2.2C, D3.2C, D4.2C, D5.2C, D6.2C 二极管 6 STTA112U SOD6 D5B, D5T, D12B, D12T, D19B, D19T 稳压二极管 12 MM3Z5V6T1G SOD323-R D1.1B, D1.1T, D1.2B, D1.2T, D8.1B, D8.1T, D8.2B, D8.2T, D15.1B, D15.1T, D15.2B, D15.2T On Sem ico n d uct o r 否稳压二极管 6 BZX84-C11 SOT23 ZB1, ZB2, ZB3, ZT1, ZT2, ZT3 否二极管 6 ZLLS1000 SOT23 D7B, D7T, D14B, D14T, D21B, D21T 驱动芯片 6 1ED020I12-F P-DSO-16 IC1, IC2, IC5, IC6, IC8, IC9 半桥驱动芯片 Dr iver 施密特触发器 3 IR2085SPBF SO08 IC3, IC7, IC10 1 SN74LVC1G17DBV R SOT23-5 IC11 Diodes In t ern at ional Re ct if ier 隔离型 Σ/Δ 转换器 1 AD7400YRWZ P-DSO-16 IC12 Analo g Devices 稳压器 1 ZMR500FTA SOT23 IC13 并联稳压器 1 TLV431BIDCKT SC70-6L IC14 31

32 类型数量数值 / 型号封装器件标号建议产商安装与否电阻 6 0R R0402 电阻 15 4k7 R0402 R_FR1, R_FR2, R_FR3, R_FR4, R_FR5, R_FR6 R_R1, R_R2, R_R3, R3, R4, R9, R10, R22, R23, R28, R29, R41, R42, R47, R48 电阻 6 10k R0402 R6, R12, R25, R31, R44, R50 电阻 R R0402 R1, R2, R7, R8, R20, R21, R26, R27, R39, R40, R45, R46 R1C1, R2C1, R3C1, R4C1, 电阻 6 0R R0603 R5C1, R6C1 电阻 6 27R R0603 BB1, BB2, BB3, BT1, BT2, BT3 R2B, R2T, R10B, R10T, R18B, 电阻 6 1k R0603 R18T 电阻 1 1k2 R0603 R26T 否电阻 5 2k2 R0603 R18, R28T, R30T, R37, R56 电阻 6 4R7 R0603 R13, R14, R51, R52, R60, R61 电阻 6 10R R0603 R1L, R2L, R3L, R4L, R5L, R6L 否电阻 6 15R R0603 R16, R17, R35, R36, R54, R55 电阻 1 39k R0603 R64 电阻 3 68k R0603 R15, R34, R53 电阻 1 270R R0603 R29T 电阻 1 820R R0603 R27T 电阻 3 0R15 R0805 R19, R38, R57 R1C, R2C, R3C, R4C, R5C, 电阻 7 0R R0603 R6C, R25T R1B, R1T, R9B, R9T, R17B, 电阻 6 12R R0805 R17T 电阻 6 39R R0805 R5, R11, R24, R30, R43, R49 R1B1, R1B2, R1B3, R1T1, 电阻 6 220R R0805 R1T2, R1T3 否否电阻 6 10R R1206 R32, R33, R58, R59, R62, R63 R4B, R4T, R5B, R5T, R6B, R6T, 电阻 24 可变的 R2010 R7B, R7T, R12B, R12T, R13B, R13T, R14B, R14T, R15B, R15T, R20B, R20T, R21B, TT electro n ics 否 : 见表 8 R21T, R22B, R22T, R23B, R23T 32

33 类型数量数值 / 型号封装器件标号建议产商安装与否晶体管 6 BC856 SOT23 T1, T2, T5, T6, T9, T10 6 PMV45EN SOT23 T3, T4, T7, T8, T11, T12 Ph ilips Tren ch MOS 晶体管 6 ZXTN2010Z SOT89 T1B, T1T, T3B, T3T, T5B, T5T Diodes 晶体管 6 ZXTP2012Z SOT89 T2B, T2T, T4B, T4T, T6B, T6T Diodes 连接端子 POL X1, X2, X3 Tyco 6.5 栅极电阻清单表 7 外部栅极电阻 R Gext 如下所示, 所有封装都是 2010 模块 R Gext [ ] R4T, R4B, R6T, R6B R12T, R12B, R14T, R14B R20T, R20B, R22T, R22B [ ] R5T, R5B, R7T, R7B R13T, R13B, R15T, R15B R21T, R21B, R23T, R23B [ ] FS150R12KE3G FS225R12KE FS300R12KE FS450R12KE 如何订购评估驱动板每一套驱动电路评估板都有自己的 IFX 订购编号, 可通过您的英飞凌销售合作伙伴订购在英飞凌网页 w w w.inf ineon.com 上可以找到有关信息根据您的要求, 电路板的 CAD 数据也可为您提供使用这些数据将受本应用手册中的免责声明保护请您联系 : WAR-IGBT.App licat ion@inf ineon.com Eco no DUAL 3 评估驱动板的 IFX 订单号 : Eco no PACK + 评估驱动板的 IFX 订单号 : 参考文献 [1] In f in eon Techno lo gies AG, AN , Ho w to calculat e and to m in im ize t he d ead t im e req uirem en t f or IGBTs p ro p erly, V1.0, May 2007, f in eon.co m [2] Bäßler, M., Ciliox A., Kan sch at P., On t h e lo ss so f tness t rad e-o ff: Are d if f eren t ch ip versio n s n eed ed f or so f tness im p ro vem en t? PCIM Euro pe 2009, Nurem b erg, May

AN MA3L080E07_EVAL评估适配器板：用于NPC1拓扑内的EconoPACK4 3-电平模块

AN MA3L080E07_EVAL评估适配器板：用于NPC1拓扑内的EconoPACK4 3-电平模块应用笔记 : 用于拓扑内的电平模块版本年月日英飞凌科技股份公司印制英飞凌科技股份公司版权所有, 年保留所有权利免责声明本应用文档中给出的信息仅作为关于使用英飞凌科技组件的建议, 不得被视为就英飞凌科技组件的任何特定功能条件或质量作出的任何说明或保证本应用文档的使用者必须在实际应用中验证本文档描述的任何功能英飞凌科技在此声明, 未就本应用文档中给出的任何及所有信息作出任何性质的保证, 也不承担任何性质的责任,