新型IGBT/MOSFET驅動(dòng)模塊SKHI22A/B

摘要：SKHI22A/B是德國西門(mén)康（SEMIKRON）公司推出的一種新型的IGBT/MOSFET的驅動(dòng)模塊。文章介紹了SKHI22A/B的主要結構特點(diǎn)和功能，給出了它的具體應用電路。

１　概述

ＳＫＨＩ系列驅動(dòng)模塊是德國西門(mén)康（ＳＥＭＩＫＲＯＮ）公司推出的一種新型ＩＧＢＴ／ＭＯＳＦＥＴ驅動(dòng)模塊。ＳＫＨＩ系列驅動(dòng)模塊主要有以下特點(diǎn)：

●僅需一個(gè)不需隔離的＋１５Ｖ電源供電?

●抗ｄＶ／ｄｔ能力可以達到７５ｋＶ／μｓ?

●控制電路和ＩＧＢＴ主電路之間的隔離電壓可以達到４ｋＶ

●輸出峰值電流可以達到３０Ａ?

●同一橋臂上下開(kāi)關(guān)管驅動(dòng)信號具有互鎖功能，可以防止兩個(gè)開(kāi)關(guān)管的貫穿導通?

●死區時(shí)間、ＶＣＥ的監控、ＲＧＯＮ／ＯＦＦ可以分別調節，因而可以對不同用戶(hù)的特殊需求進(jìn)行優(yōu)化?

●可以輸出差錯信號以通知控制系統?

●具有過(guò)流、欠壓保護功能。

下面主要以ＳＫＨＩ２２Ａ為例，對ＳＫＨＩ系列驅動(dòng)模塊進(jìn)行介紹。

２ 內部結構及原理

ＳＫＨＩ２２Ａ／Ｂ引腳功能排列如表１所列。圖１所示是ＳＫＨＩ系列驅動(dòng)器的內部電路原理圖。

表1 SKHI22A的引腳功能

引腳號引腳名稱(chēng)引腳說(shuō)明P14GND/0V相應輸入信號的地P13Vs電源 15V±4%P12VIN1上開(kāi)關(guān)管的輸入開(kāi)關(guān)信號1， 5V邏輯（對于SKHI22A/21A為 15V邏輯）P11FREE空置P10ERROR差錯輸出，低有效，集電極開(kāi)路輸出，最大為30V/15mAP9TDT2通過(guò)接地或接Vs數字調節橋臂上下開(kāi)關(guān)管的死區時(shí)間P8VIN2下管的輸入開(kāi)關(guān)信號1， 5V邏輯（對于SKHI22A/21A為 15V邏輯）P7GND/0V相應輸入信號的地S20VCE1接IGBT1的集電極（上開(kāi)關(guān)管）S15CCE1通過(guò)外接RCE和CCE來(lái)調節參考電壓S14GON1接RON到IBGT1的基極S13GOFF1接ROFF到IBGT1的基極S12E1接IGBT1的發(fā)射極（上開(kāi)關(guān)管）S1VCE2接IGBT2的集電極（下開(kāi)關(guān)管）S6CCE2通過(guò)外掃RCE和CCE來(lái)調節參考電壓S7GON2接RON到IGBT2的基極S8GOFF2接ROFF到IGBT2的基極S9E2接IGBT2的發(fā)送極（下開(kāi)關(guān)管）

２．１ ＳＫＨＩ２２Ａ／Ｂ的脈沖整形電路

ＳＫＨＩ中的脈沖整形電路的作用是在控制ＩＢＧＴ的脈沖信號輸入后，用短脈沖抑制電路對脈沖寬度小于５００ｎｓ的開(kāi)關(guān)脈沖進(jìn)行抑制，以使其不能傳遞到ＩＧＢＴ，這樣可以有效的抑制電磁干擾引起的電壓尖峰對開(kāi)關(guān)管的誤觸發(fā)，從而提高驅動(dòng)電路的抗干擾能力。另外，模塊還可以對輸入的觸發(fā)脈沖進(jìn)行整形（例如常用的ＳＧ３５２５芯片所產(chǎn)生的脈沖在上升沿往往有電壓尖峰，而且在脈沖高低電平時(shí)有時(shí)電平會(huì )有波動(dòng)），而且在經(jīng)過(guò)ＳＫＨＩ整形輸出以后，波形已十分標準，因而能可靠地對ＩＧＢＴ進(jìn)行控制。

２．２ ＳＫＨＩ２２Ａ／Ｂ的脈沖互鎖電路

脈沖互鎖電路的互鎖時(shí)間由外接端子ＴＤＴ１、ＴＤＴ２和ＳＥＣＥＬＴ所接的高低電平來(lái)決定。同時(shí)可由這三個(gè)端子進(jìn)行數字調節（ＳＫＨＩ２２Ａ只有ＴＤＴ２）。這種設計可以使不同開(kāi)關(guān)速度的開(kāi)關(guān)器件的互鎖時(shí)間均大于ＩＧＢＴ的關(guān)斷延遲時(shí)間，從而避免貫穿導通。

２．３ ＳＫＨＩ２２Ａ／Ｂ的欠壓保護電路

模塊內部欠壓保護電路的作用是當電源電壓低于＋１３Ｖ時(shí)，將差錯輸出端的電平拉低，以輸出差錯信號。

以上三部分控制電路被集成在一塊ＡＳＩＣ中，與一般的分立元件組成的電路相比，這樣可以大大的提高控制電路的抗干擾能力，同時(shí)可靠性也得到了提高。另外，ＳＫＨＩ系列器件的初級（控制部分）和次級（主電路部分）之間還可通過(guò)變壓器實(shí)現隔離。

２．４ ＳＫＨＩ２２Ａ／Ｂ驅動(dòng)器的輸出級

ＳＫＨＩ驅動(dòng)器件的輸出級采用ＭＯＳＦＥＴ晶體管互補電路的形式以降低驅動(dòng)源的內阻，同時(shí)可加速ＩＧ-ＢＴ的關(guān)斷過(guò)程。圖２所示是其輸出級電路。圖中，ＭＯＳＦＥＴ的源極分別和外部端子進(jìn)行連接，這樣即可通過(guò)分別串接的ＲＯＮ和ＲＯＦＦ調節ＩＧＢＴ的開(kāi)通和關(guān)斷速度；內部集成電壓源可提高模塊的可靠性；通過(guò)調節電源電壓可以在不減�。郑牵诺那闆r下提供滿(mǎn)功率輸出脈沖，從而防止因ＩＧＢＴ退出飽和而損壞。

２．５ ＳＫＨＩ２２Ａ／Ｂ的短路保護

ＳＫＨＩ模塊利用“延時(shí)搜索過(guò)電流保護”方法?通過(guò)檢測ＩＧＢＴ通態(tài)壓降的變化來(lái)實(shí)現ＩＧＢＴ的過(guò)電流保護。當電路出現短路時(shí)，出錯信號將由ＶＣＥ輸入并通過(guò)脈沖變壓器傳遞到差錯控制器，以封鎖所有到ＩＧＢＴ的脈沖并觸發(fā)出錯信號端（Ｐ１０）。該模塊通過(guò)調節檢測ＶＣＥ電壓信號的延時(shí)可以避免錯誤短路信號；其內部帶有故障缺省記憶功能，可以防止重復的高電流脈沖對開(kāi)關(guān)管的損壞，經(jīng)過(guò)幾個(gè)重復的高脈沖之后可以永久封閉脈沖輸出。此外，它還同時(shí)帶有差錯信號輸出，可以通知主控制板做出相應的動(dòng)作。

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