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1 产品使用说明书 编写 : 日期 : 审核 : 日期 : 标准化 : 日期 : 批准 : 日期 : 第 1 页 / 共 13 页

2 产品介绍 并联驱动板是针对 PrimePack 模块设计的三并联驱动方案,IGBT 两两之间的间距为 37mm, 可与青铜剑 2QD30A17K-I 驱动核配套使用 该驱动板适用于英飞凌 1200V 和 1700V 电压等级的 PrimePack 模块以及其他品牌的 PrimePack 模块 其效果图如下所示 图 1 图 1 并联驱动板效果图 第 2 页 / 共 13 页

3 产品特点 并联驱动板的功能特点 电气参数均在配合 2QD30A17K-I 等系列驱动核下进行 其功能特点 电气参数 接口定义和结构尺寸如下所示 功能特点 该产品主要包括以下功能特性 : 1) 配合 2QD30A17K-I 等系列驱动核驱动两个间距为 37.00mm 的并联 IGBT ( 三个 FF1000R17IE4) 2) 双通道两并联驱动, 每路输出功率为 4w, 峰值电流 ±30A ; 3) 光纤传输 PWM 与故障信号输出 ; 4)NTC 过温检测保护功能 ; 5) 有源箝位 短路保护 软关断 ; 电气参数 若无特别说明,2QD30A17K-I 测试条件为 T = 25, V DD = V DC = 15V 表 1 2QD30A17K-I 极限参数值 符号 参数 数值 单位 VDC / VDD 电源电压 逻辑电压 +14~+16 V IG 峰值驱动电流 ±30 A PDC/DC 两通道最大输出功率 8 W VI (IN A, INV B, Mode, Reset) 逻辑信号最大输入电压 20 V VO (Fault) 故障信号最大输出电压 20 V IOC (Fault) 故障信号最大输出电流 20 ma VCE MAX 最大 IGBT 电压 1700 V RG MIN 最小栅极电阻 ( 内部 + 外部 ) 1 Ω 第 3 页 / 共 13 页

4 fs MAX 最大开关频率 60 khz ttd min Min. 最小死区时间 1.6 us TOP 工作温度 -40~+85 TSTO 储存温度 -45~+85 表 2 2QD30A17K-I 电气特性参数值 符号 参数 最小值 典型值 最大值 单位 IDC 空载输入电流 90 ma VDD 逻辑信号电压 V IDD 逻辑输入电流 8 ma fs 开关频率 0 60 khz Tpd on 开通延迟时间 580 ns Tpd off 关断延迟时间 670 ns D 占空比 % VCE sat VCE sat 监控的参考电压 V Vlevel 上升沿触发阈值电压 8.8 V 下降沿触发阈值电压 4 V tbk 故障后重启时间 ms ttd 半桥式模式的死区时间 1.6 us 第 4 页 / 共 13 页

5 表 3 电气间隙及其参考值 位置 电气间隙 (mm) 最小电气间隙参考值及其参考标准 GB EN50178 说明 变压器原边和次边 驱动核本身上管和下管 驱动板上管和下管 ( 并联 1) 驱动板上管和下管 ( 并联 2) NTC 与上下管之间 6.47 NTC 与原边 5.25 条件 :1. 工作电压 : 交流有效值或直流值为 1600V; 2. 电网电源电压 >150V 300V, 额定脉冲电压为 1500V 最小电气间隙参考值 :4.11mm 基本绝缘 : 6.5mm 加强绝缘 :12.3mm ( 额定脉冲电压为 1700V) 1. GB 适用于用电网电源供电的电路电气间隙 2.EN50178 适用用于功率安装的电子设备 TVS 管高压侧和低压侧支间 表 4 爬电距离及参考值 位置 爬电距离 (mm) 最小爬电距离参考值及其参考标准 说明 GB EN50178 变压器原边和次边 驱动核本身上管和下管 驱动板上管和下管 ( 并联 1) 驱动板上管和下管 ( 并联 2) NTC 与上下管之间 条件 :1. 工作电压 : 交流有效值或直流值为 1600V; 2. 印制线路板 (CTI:175V-249V) 最小爬电距离 : 5.6mm 基本绝缘 : 6.3mm 加强绝缘 : 12.6mm( 额定爬电电压为 1250V) 1.GB 适用于印制线路板上的爬电距离 2.EN50178 适用用于功率安装的电子设备 NTC 与原边 TVS 管高压侧和低压侧支间 第 5 页 / 共 13 页

6 接口定义 并联驱动板接口主要包括电源 NTC 接口 光纤信号接口 其接口定义如下所示 表 5 电气信号接口 POWER 定义 引脚名称功能 1 VIN 2 GND0 电源 +24V, 原边 DC/DC 供电 电源地, 原边电源 信号地 表 6 光纤接口定义管脚 定义 功能 XT1 故障发送信号, 灯灭表示故障 XR1 上桥 PWM 输入光纤头, 灯亮表示对应通道 IGBT 开通 XR2 下桥 PWM 输入光纤头, 灯亮表示对应通道 IGBT 开通 第 6 页 / 共 13 页

7 结构尺寸 图 2 PCB 外形尺寸图 图 3 PCB 高度示意图 第 7 页 / 共 13 页

8 结构尺寸 图 2 PCB 外形尺寸图 图 3 PCB 高度示意图 第 8 页 / 共 13 页

9 输入电源 驱动板的供电电压为 +24V, 由于驱动核 2QD30A17K-I 所需的供电电压为 +15V, 因此驱动板内部会将 +24 该驱动板内部集成了 DC/DC 开关电源, 提供驱动 IGBT 开关所需的 ±24V 隔离电源, 以及光纤所需 +5V 电源, 因此仅需单路 +24V 供电 信号输入 PWM 信号 : 该驱动板提供光纤信号接口,XR1 为上桥信号输入接口,XR2 为下桥信号输入接口 逻辑输出 : 当驱动电路可检测 IGBT 短路 欠压等故障后, 故障信号通过 FAULT 引脚输出, 故障输出光纤 XT1 熄灭, 同时 软关断 IGBT, 并保留故障信号直到复位信号出现 故障输出采用集电极开路输出, 最大输出电压为 20V, 最大输出电流为 20mA 当故障发生后, 驱动电路通过内部三极管将故障输出引脚拉底至 GND 模式选择 驱动板具有 直接模式 和 半桥模式 两种工作模式, 默认模式为 半模式, 可以通过设定 C203 和 C204 来调节死区时间 默认的 C203 C204 的值为 560pF, 对应的死区时间为 3.4uS 左右 图 4 死区时间示意图 软关断功能 软关断 是故障发生后用来关闭 IGBT 的方式, 可以减少关断时的 di/dt 进而减小电压过冲, 避免 IGBT 在关断的过程中被高电压过冲而遭到破坏 软关断 由连接在驱动核 Sense 端 ( 引脚 37 或 27) 和 -16V( 引脚 38 或 28) 之间的电阻 RSSD 来设置, 驱动板上桥软关断电阻为 R155, 下桥软关断电阻为 R168 软关断 的设置必须要适应所要驱动的 IGBT 第 9 页 / 共 13 页

10 型号 如果 IGBT 具有较大的输入电容, 则需要一个低的 RSSD 值 软关断 过程中,IGBT 栅极电压有可能会升高, 因此建议采用 IGBT 栅极钳位二极管 实际工作时软关断时间可以通过更改驱动板电阻 R155 R168 来设置, 软关断设置电阻为 1KΩ IGBT 模块类型 FF650R17IE4 FF1000R17IE4 FF600R12IP4 / FF600R12IE4 FF900R12IP4 / FF900R12IP4D FF1400R12IP4 表 7 软关断电阻推荐值 R2, R9 (2010 封装 ) 推荐值 5.1 kω 2.7kΩ 10 kω 4.7 kω 1kΩ RC 参考曲线 驱动电路通过检测 IGBT 的 VCE 电压来检测是否发生短路, 实际工作过程中与驱动核参考电压 Vref 进行比较, 下图中红色部分为 V CE 的参考电压 Vref 的曲线, 从图中可以看出 Vref 与 R C 的对应关系 图 5 RC 参考曲线 参考电压 V ref 和参考时间可以通过对应的电阻和电容来调节, 其中上桥 R C 分别为 R1 C25, 下桥 R C 分别为 R8 C30, 参考电压值 V ref 与 R C 间的关系如下 表 8 R C 设置参考值 参考电压 Vref R 阻值 C=0pF C=100pF C=220pF C=470pF C=1nF 2V R 2k 0.5 s 1.5 s 3 s 5 s 7 s 4V R 5.4k 1 s 3 s 4 s 9 s 第 10 页 / 共 13 页

11 6V R 12k 1 s 4 s 6 s 8V R 32k 1 s 5 s 7 s 9V R 70k 1 s 5 s 7 s 驱动板实际参数为 :R1=R8= 22kΩ,C25=C30=560pF 有源钳位 有源钳位电路是一种钳位技术, 当集电极 - 发射极电压超过一个预设门槛, 有源钳位电路会将功率管部分地打开, 从而令功率管的集电极 - 发射极电压得到抑制, 此时, 功率管将保持工作在线性区 基本的有源钳位电路的实现方法是在 IGBT 的集电极和门极之间用瞬态抑制二极管 (TVS) 建立一个反馈通道 当 IGBT 集电极 - 发射极电压超过嵌位电路设定的门槛电压时, 有源钳位电路会将并联的推挽电路功率管部分地打开, 再通过门极电阻将 IGBT 开通, 从而令 IGBT 的集电极 - 发射极电压得到抑制 驱动板的有源嵌位动作电压典型值设定为 1508V NTC 过温保护电路 驱动驱动板 提供一路 NTC 过温保护, 可对 NTC 节温电阻偏大 ( 温度过低 ) 或偏小 ( 温度过高 ) 时进行保护 当 NTC11 和 NTC12 两端的 NTC 节温电阻值在 R NTC ( 390Ω,225K) 时, 此时过温保护故障 Fault_t 为高电平, 工作正常 ; 反之,Fault_t 为低电平, 发送故障信号 此次给客户设置的值偏高,NTC 节温电阻值为 390Ω, 对应的温度在 105 左右, 客户可根据 NTC 过温保护电路, 调节节温电阻 R189 第 11 页 / 共 13 页

12 装焊图 图 6 装焊图 (top 层 ) 第 12 页 / 共 13 页

13 图 7 装焊图 (top 层 ) 联系我们 深圳青铜剑科技股份有限公司地址 : 深圳市南山区高新南区南环路 29 号留学生创业大厦二期 22 楼电话 : 传真 : 网址 : 第 13 页 / 共 13 页

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