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常见问题

一般的问题

功率集成是否提供数字门驱动?

功率集成门驱动结合了数字和模拟方法。在每个功率集成驱动程序中高度集成的SCALE和SCALE-2芯片组依赖于混合信号架构。数字构建模块和模拟单元的各自优势被战略性地利用,以产生最大的性能。

例如,当所有的操作条件、电压变化和设备老化都考虑在内时,数字启动控制可以比模拟控制精确得多。此外,通过实现数字滤波器和数字时序管理,可以节省相当大的芯片面积,从而节省成本。

如果我们看一下IGBT的短路保护,情况就非常不同了。在这里,模拟信号处理的固有速度远远优于任何负担得起的数字模拟,后者需要等待接下来的几个时钟周期来适应请求。

另一个强烈支持模拟电路的例子是通过主动箝位、di/dt控制和dv/dt反馈来管理IGBT的开关特性。数字编程这些功能自然可以降低驱动器的生产成本。然而,对IGBT模块如此粗糙的“数字”适配无法与产生这些昂贵电源模块所需的最佳开关性能所需的过度微调相匹配。

这通常是一个关于您愿意为一个完全数字的IGBT驱动程序花费多少性能妥协和数字开销的问题——以及您是否能从中获得任何好处。

IGBT或MOSFET电源开关必须始终被视为模拟设备,以充分发挥其功能。因此,最佳的驱动将是数字领域和模拟“现实世界”之间的实际接口。

Power Integrations公司认为,模拟和数字功能的集成结合能够以最佳的性价比充分利用这两个领域的优势。

为什么功率集成驱动程序在发生短路时不慢慢关闭?

驱动电路有各种不同的名称,如“两级关断”,“软关断”,“慢关断”,在正常运行时使用低欧姆门电阻关闭IGBT,以最小化开关损失,在检测到短路或过流时使用高欧姆电阻(或低门电流)。然而,问题在于对这些条件的可靠检测:Vce监视总是涉及一个延迟(在本例中称为响应时间),在检测到错误之前必须经过这个延迟。这次一般是10台。如果实际上存在短路,而igbt是由比响应时间短的脉冲驱动的,则错误不会被检测到,电路关闭得太快。然后通过过电压破坏IGBT。此外,极限情况(过流/无过流之间)的覆盖提出了一个问题。

作为一项规则,这种电路必须被视为危险的,因此不能在功率集成产品中使用。

Power Integrations建议安装的部件具有最小的电感值和功率部件的最坏尺寸,即应选择门电阻值,以便在每次关断时和在最大的中间直流链路电压下可以安全控制过流和短路。

对于大功率应用,Power I雷电竞靠谱吗ntegrations开发了SCALE和SCALE-2即插即用驱动系列,具有(先进的)有源夹紧功能。这代表了一个更复杂的,但是一个仍然是比前面描述的“缓慢关闭”方法更好、更可靠的解决方案。

使用和标注驱动程序

功率半导体数据表中规定的门电荷可以用来测量驱动器的尺寸吗?

驱动程序性能的计算一般由:
P = fsw * Qc * dVge
焊:开关频率
质量控制:闸极电荷
dVge:栅电压摆动

栅极电荷很大程度上取决于栅极电压的波动。因此必须进行检查,看看它适用于哪个门电压波动。通常,SCALE驱动器的门电压波动为30V(从-15V到+15V),而SCALE-2驱动器的门电压波动为25V(从-10V到+15V)或23V(从-8V到+15V)。

如果在数据表中指定了不同的栅电压波动(例如0V…+15V三菱™,-15V/+15V英飞凌™,-5V/+15V Semikron™),实际的门电荷可以通过门电荷曲线确定(如果在数据表中给出),也可以用数字示波器通过对实际门电流的积分来测量。
请参阅应用说明AN-1001。

功率集成驱动程序是否为IGBT/MOSFET模块提供短路保护?功率集成驱动程序提供Vce /去饱和检测吗?

所有功率集成驱动程序都包含一个Vce检测器,在打开电源组件后测量IGBT或MOSFET的电压。如果功率元件受到过大的电流(明显高于电源开关额定电流的两倍)或短路,则集极-发射极/漏极-源极电压会相应上升。电压上升作为电流的函数被Vce检测器检测到,然后有效地保护功率组件。

然而,Vce检测不能可靠地保护负载免受短路和过流的影响。这是因为IGBT允许的过电流水平可能已经对连接的电机或类似负载非常关键。此外,IGBT集电极-发射极电压的一个非常强的上升只发生在去饱和效应的结果。如果电流保持在去饱和阈值以下,则不发生真正的短路。

一般来说,应将Vce检测视为对功率元件的保护,应用中的负载保护应通过专门的负载电流测量和调节或其他适当的措施来保证。请同时参阅应用说明AN-1101。

功率集成驱动是否能防止过载?

大多数功率集成驱动不分别限制输入电流和驱动模块的输出功率。这意味着它们不能永久地防止输出短路。这种设计的优点是驱动程序可以短暂过载。相应的数据表显示了这种模式的相关局限性。

一个典型的应用案例是当高频开关相位以适当的暂停交替时的突发操作。另一种情况由脉冲功率拓扑表示,它也需要非常高的峰值负载,尽管提取的平均功率明显较低。雷竞技官网网站

这些特殊操作模式的优势使我们在功率集成省去了驱动器的一般硬短路保护,并以一种灵活的方式配置输入负载限制。

热测量表明,某些驱动部件的温度超过85°C(如95°C)。这是允许的还是驱动程序热过载?

作为一项规则,功率集成驱动程序设计的最高环境温度为+85°C(见相应的数据表)。由于吸收的能量,驱动组件加热到高于环境温度。因此,某些部位的温度比环境温度高是很正常的。驱动程序就不一定会过载。

在即插即用驱动程序数据表中规定的最大开关频率之上允许短期高频脉冲吗?

栅极驱动核心和即插即用驱动程序的最大连续或平均开关频率首先是由组件的平均负载导致的组件温度决定的。考虑到元件的瞬态热阻抗,暂时允许更高的开关频率。

由于热时间常数较大,可以假定平均功率耗散可以在小于1毫秒的突发持续时间和高达0.1的占空比下充分利用,即允许大约10倍平均开关频率的突发。

如果这意味着超出了数据表中指定的绝对最大额定值,请联系电源集成支持团队以进一步澄清。

电路拓扑结构雷竞技官网网站

功率集成驱动程序可以用于igbt的直接串联连接吗?

原则上,具有多级能力的功率集成驱动器可用于串联电路。需要注意的是:即使是串联igbt的同步驱动,由于igbt的参数波动,也只能通过额外的措施,如dv/dt限制、有源夹紧或缓冲器,来实现对称的电压划分和电压限制。另一个问题是驱动电源必须有高绝缘强度。

功率集成驱动程序可以用于多电平转换器吗?

作为一种规则,目前的电源集成即插即用驱动程序允许在多层拓扑中操作;雷竞技官网网站请参阅相关驱动程序文档。
在这种操作模式下,驱动程序承认发生的任何故障,但不会自动关闭。每个igbt的最佳关闭顺序由用户电子学决定。

在发生短路的情况下,功率集成驱动程序能否安全地保护多电平转换器?

在多电平变流器中,必须保持功率器件的一定开关顺序。例如,在3级拓扑中,在发生短路事件时,半桥的外部电源开关必须在关闭内部开关之前关闭。否则,内部电源开关会因过电压过高而损坏。正确开关顺序的控制由微控制器级处理。为了使该控制序列生效,在检测到短路后,不允许驱动级自行关闭电源开关。驱动级应只通知微控制器。电力集成的驱动程序可以满足这一要求。
进一步的功能,称为高级有源箝位,甚至允许驱动器被允许在检测到短路后直接开关电源设备。

我使用了一个矩阵转换器(准谐振转换器等)的功率积分驱动核心。为什么在没有短路的情况下,去饱和检测器(短路保护)会定期触发?

在转换器拓扑结构中,功率半导体雷竞技官网网站在初始状态下保持无电流状态,然后提供高di/dt电流,在正向方向上,这些半导体之间会发生短期动态过电压。如果这个过电压超过驱动器的去饱和阈值,去饱和检测器可能会触发。

这个问题可以通过增加电阻Rth来纠正。应检查响应时间是否不超过所使用功率半导体的最大允许短路持续时间。
此外,建议这些应用使用电阻链代替高压二极管作为Vce检测电路,以避免误跳闸。雷电竞靠谱吗
请同时参阅应用说明AN-1101。

连接门的司机

有电接口的即插即用驱动程序推荐使用哪些电缆?

我们电力集成公司建议使用双绞线扁电缆(例如,来自3M的1700/20或2100/20))连接门驱动程序到控制器级。

功率集成门驱动器的输入和输出信号有什么要求吗?

根据实际应用情况,建议在门驱动的输入(INA, INB输入)和/或输出(SO1, SO2输出)回路中增加某些组件;特别是当驾驶员和控制器之间的距离很长时。具体操作请参见应用说明AN-1101。

PWM信号的电压水平推荐用于功率集成的驱动器?

功率集成的驱动程序适用于3.3V到15V逻辑范围内的PWM信号。根据实际使用情况,建议采用不同的电压等级。例如,如果门驱动器和控制器级位于同一PCB上,并且仅相隔几厘米,3.3V或5V逻辑可能是可行的。在高噪声水平的应用和/或使用电缆连接驱动器和控制器级15V逻辑是推荐的。
如果功率集成核心驱动器选择了5V以上的电压水平,分压器应尽可能靠近驱动器的输入。
请同时参阅应用说明AN-1101。