教你做2SD315AI的驱动电路设计
发布时间:2008/7/31 0:00:00 访问次数:1500
在实际应用中,驱动电路一般都要求尽量靠近igbt模块,同时尽可能地缩短驱动器输出pwm脉冲信号到栅极之间的引线长度,以增强驱动回路的抗干扰性能,对于中大功率变流装置更是如此。因此,在100kva电力机车辅助变流器的设计中,以scale驱动器2sd315ai为核心的igbt驱动板就近放置于四象限变流器和逆变器的igbt模块上方,驱动器输出pwm脉冲信号到栅极之间的引线距离不足10cm。
驱动器工作模式选择
2sd315ai主要由ldi(logic to driver interface)、脉冲变压器、igd(intelligent gate driver)和dc/dc变换器构成,有两种工作模式可供选择:半桥模式和直接模式。驱动器的mod管脚接地则工作在半桥模式,接电源则工作在直接模式。
在半桥工作模式中,驱动器的ina管脚作为pwm脉冲输入信号,inb管脚作为脉冲允许信号。只需在驱动器的rc1、rc2管脚外部加入简单的rc电路,便可以产生长度从100ns到几ms的死区时间。在直接工作模式中,管脚ina和inb分别是两个通道的输入pwm脉冲信号,两个通道之间没有进行互锁处理,也不能进行死区时间设置。
在辅助变流器的设计中,四象限变流器和逆变器的pwm脉冲信号都是由专用dsp控制器tms320f240直接发生,通过软件可以很方便地设置死区时间,因此驱动器选取了直接工作模式。
脉冲信号传输
控制器发出的pwm脉冲信号经过一定距离的传输才能到达驱动板,这就要求解决好脉冲信号的传输问题。较长距离数字信号传输的常用方法有:光纤传输、电流环方式传输、绝缘隔离方式传输、差动方式传输以及强信号传输等。考虑到实际传输距离为两米左右,又兼顾到成本等因素,在驱动电路设计中采取了强信号传输方式。驱动器的pwm脉冲输入信号采用+15v电平,为提高信噪比,传输电流为15ma。同时,信号传输采用双绞屏蔽线,单端接地,大幅降低了噪声的影响。
脉冲信号输入处理电路
为pwm脉冲信号输入处理电路。input a和input b是从驱动板外部输入的pwm脉冲信号。d1、d2和d3、d4分别为a、b两个通道的脉冲钳位电路。n沟道绝缘栅场效应晶体管q1和q2构成互锁电路,用于防止两个pwm脉冲信号同为高电平,以避免导致igbt击穿短路。r5、c1和r6、c2分别为a、b两通道的pwm脉冲信号的低通滤波环节,用以防止由于尖峰脉冲干扰信号而造成的igbt误导通,可根据igbt开关频率等因素来确定滤波时间常数。ina和inb分别接至驱动器的两个pwm脉冲输入引脚。
故障信号输出及
故障自动复位电路
故障信号输出及故障自动复位电路。scale驱动器的故障信号为集电极开路输出,所以可以将各驱动器的故障输出信号管脚so1、so2直接相连,产生总的驱动器故障信号。以单驱动器为例。在驱动器正常情况下,so1和so2处于悬空状态,由r2上拉到高电平,施密特反向器u1a输出高电平使三极管t1导通,vcc经过d1和d2组成的钳位电路和限流电阻r1,送出驱动器状态信号so到驱动板外部。任何一个通道发生故障后,都会使u1a的输出变为低电平,从而使三极管t1截止,表示驱动器故障;同时u1a的输出送入驱动器的vl/reset管脚,自动将故障信号复位。故障信号的持续时间由r2、c1的时间常数确定,通常取10ms左右。
在实际应用中,驱动电路一般都要求尽量靠近igbt模块,同时尽可能地缩短驱动器输出pwm脉冲信号到栅极之间的引线长度,以增强驱动回路的抗干扰性能,对于中大功率变流装置更是如此。因此,在100kva电力机车辅助变流器的设计中,以scale驱动器2sd315ai为核心的igbt驱动板就近放置于四象限变流器和逆变器的igbt模块上方,驱动器输出pwm脉冲信号到栅极之间的引线距离不足10cm。
驱动器工作模式选择
2sd315ai主要由ldi(logic to driver interface)、脉冲变压器、igd(intelligent gate driver)和dc/dc变换器构成,有两种工作模式可供选择:半桥模式和直接模式。驱动器的mod管脚接地则工作在半桥模式,接电源则工作在直接模式。
在半桥工作模式中,驱动器的ina管脚作为pwm脉冲输入信号,inb管脚作为脉冲允许信号。只需在驱动器的rc1、rc2管脚外部加入简单的rc电路,便可以产生长度从100ns到几ms的死区时间。在直接工作模式中,管脚ina和inb分别是两个通道的输入pwm脉冲信号,两个通道之间没有进行互锁处理,也不能进行死区时间设置。
在辅助变流器的设计中,四象限变流器和逆变器的pwm脉冲信号都是由专用dsp控制器tms320f240直接发生,通过软件可以很方便地设置死区时间,因此驱动器选取了直接工作模式。
脉冲信号传输
控制器发出的pwm脉冲信号经过一定距离的传输才能到达驱动板,这就要求解决好脉冲信号的传输问题。较长距离数字信号传输的常用方法有:光纤传输、电流环方式传输、绝缘隔离方式传输、差动方式传输以及强信号传输等。考虑到实际传输距离为两米左右,又兼顾到成本等因素,在驱动电路设计中采取了强信号传输方式。驱动器的pwm脉冲输入信号采用+15v电平,为提高信噪比,传输电流为15ma。同时,信号传输采用双绞屏蔽线,单端接地,大幅降低了噪声的影响。
脉冲信号输入处理电路
为pwm脉冲信号输入处理电路。input a和input b是从驱动板外部输入的pwm脉冲信号。d1、d2和d3、d4分别为a、b两个通道的脉冲钳位电路。n沟道绝缘栅场效应晶体管q1和q2构成互锁电路,用于防止两个pwm脉冲信号同为高电平,以避免导致igbt击穿短路。r5、c1和r6、c2分别为a、b两通道的pwm脉冲信号的低通滤波环节,用以防止由于尖峰脉冲干扰信号而造成的igbt误导通,可根据igbt开关频率等因素来确定滤波时间常数。ina和inb分别接至驱动器的两个pwm脉冲输入引脚。
故障信号输出及
故障自动复位电路
故障信号输出及故障自动复位电路。scale驱动器的故障信号为集电极开路输出,所以可以将各驱动器的故障输出信号管脚so1、so2直接相连,产生总的驱动器故障信号。以单驱动器为例。在驱动器正常情况下,so1和so2处于悬空状态,由r2上拉到高电平,施密特反向器u1a输出高电平使三极管t1导通,vcc经过d1和d2组成的钳位电路和限流电阻r1,送出驱动器状态信号so到驱动板外部。任何一个通道发生故障后,都会使u1a的输出变为低电平,从而使三极管t1截止,表示驱动器故障;同时u1a的输出送入驱动器的vl/reset管脚,自动将故障信号复位。故障信号的持续时间由r2、c1的时间常数确定,通常取10ms左右。