SKiiPPACK драйверы [112], [264]

Все SKiiPPACK драйверы, упомянутые в п. 1.5.1 и 1.6 оптимизированы для IGBT кристаллов и индуктивностей внутри SKiiPPACK, что гарантирует оптимальное использование кристаллов, высокую помехозащищенность и высокую степень защиты от сбоев. Как пример, показана на рис.3.46 блок-схема SKiiPPACK сдвоенного модуля GB драйвера.

Основные особенности SKiiPPACK драйверов:

• +24 В неуправляемый источник питания или +15 В ±4 % от потенциала информационного сигнала; встроенный ИБП с гальванической развязкой;
• 15 В CMOS уровень входного сигнала; импульсные трансформаторы
• напряжение изоляции (переменное, 1 мин) первичное/вторичное 3 кВэфф для SKiiPPACK 600 В, 1200 В, 4 кВэфф для SKiiPPACK 1700 В, (3.5 кВэфф для GDLbrake ключа);
• dv/dt - выносливость мин. 75 кВ/мкс (50 кВ/мкс для GDL-brake ключа)
• память ошибок и выход обратной связи ошибок (выход с открытым коллектором)
• по выбору, волоконно-оптический вход (опция F);
• датчики тока, защита на выходе при перегрузках по току / коротких замыканиях при помощи потенциально-изолированных датчиков тока (для Н-мостов и 3-фазных мостов в то же время контролируется ток земли);
• датчики температуры радиатора (возле кристаллов);
• контроль за снижением напряжения питания драйвера;
• по выбору, контроль напряжения питания силовой части (опция U).

Рис. 3.46

Для взаимной блокировки реализуется подавление коротких импульсов (< 750 нс), создание мертвой зоны и блокирование верхних/нижних ключей.

Измерение тока и защита при перегрузках по току

Рис.3.47 поясняет принцип измерения аналогового тока при помощи датчиков тока, встроенных в выводы SKiiPPACK.

Рис. 3.47. Принцип измерения тока в SKiiPPACK и MiniSKiiP 8...I

Выход переменного тока каждой фазы индуктивно передается в магнитное поле датчика, который будет воспринимать импульсы положительного и отрицательного магнитного поля. Датчик тока управляется через компенсирующие обмотки, с помощью которых выходной ток будет отклоняться.

Этот метод может быть также использован в силовых модулях, подвергающихся большим температурным перепадам, поскольку не возникнет никаких сдвигов из-за температуры, в отличие от датчиков Холла. Датчик характеризуется малой погрешностью (< 0.25 %), низкой нелинейностью (< 0.1 %) и высоким быстродействием (< 1 мкс). Можно также измерять постоянный и переменный ток.

Выходные токи датчиков SKiiPPACK драйвера суммируются и нормализуются таким образом, что нормальный ток (IC@25°C), приведенный в справочных данных, будет давать напряжение 8 В на рабочем выходе тока SKiiPPACK. Направление напряжения соответствует направлению переменного тока (> 0 В: ток из SKiiPPACK, (< 0 В: ток в SKiiPPACK).

Как только достигается 125 % от IC@25°C, это напряжение будет возрастать до своего максимального значения 10 В, и ОСР внутри SKiiPPACK будет выключено (ОСР: защита от перегрузок по току). IGBT закроются в течение 1 мкс и установится память ошибок.

Рис.3.48 поясняет преимущества ОСР по сравнению с защитой от перегрузок по току с помощью контроля V_CE.

Рис. 3.48. Характеристики тока и напряжения при перегрузках по току I для контроля V_CE и ОСР

1. v_CE - характеристика при выключении с перегрузкой и контролем V_CE
2. i_L - характеристика (инверсная) при выключении с перегрузкой и контролем V_CE
3. v_CE - характеристика при выключении с перегрузкой и ОСР
4. i_L - характеристика (инверсная) при выключении с перегрузкой и ОСР

С ОСР перегрузка по току обнаружится раньше, чем с контролем V_CE, поскольку не требуется времени для пропускания сигнала. Кроме того, пороговый уровень выключения не зависит от температуры, как с V_CE контролем, где, например, I_CEERROR= 1.25 IC@25°C устанавливается для V_CEERROR@125°C. Благодаря положительному температурному коэффициенту напряжения насыщения в NPT-IGBT, может протекать значительно больший ток коллектора при достижении порога переключения V_CEERROR@125°C в холодном IGBT (примерно в два раза при 25°C/ три раза при -25°C).

Большие токи коллектора могут быть в результате большого превышения напряжения при выключении.

Возможности современных IGBT очень быстро выключаться при разном управлении затвора (сопротивление затвора R_Goff), однако может вызвать большие перенапряжения при выключении даже при короткозамкнутом мягком выключении, что в большинстве случаев требует отклонение от нормы I_C.

Измерение температуры и защита при перегревах

Измерение температуры производиться РТС-резистором с почти линейной характеристикой, он располагается на DCB-подложке одной фазы. Выходной сигнал усиливается и нормализуется как аналоговый сигнал с максимальной ошибкой 5 % в диапазоне 40.125°С и используется для выключения при перегревах 115 0С ± 3 К.

Нормализованный аналоговый сигнал составляет 2 В при 41.5°С и 10 В при 117.5°С.

Контроль напряжения питания силовой части (опция U)

Напряжение питания силовой части контролируется с помощью дифференциального усилителя с высоким входным сопротивлением, который отвечает требованиям стандарта V_DE 0160/EN 50178 (безопасная электрическая изоляция).

Нормализованный выходной сигнал 9 В соответствует напряжению V_dmax (ошибка измерения 2 %).

Получение аналоговых сигналов

Благодаря основательной ЭМП-согласованной концепции драйвера, часто конструкция выполняется без экранирования проводов, даже при большой их длине. Для гарантирования безукоризненной обработки аналоговых сигналов в SKiiPPACK, однако, важно избегать петель на общем проводе и падений напряжения на измерительных проводах, которые не вызваны измерительными сигналами. Поэтому, измеряемые токи должны проходить со стороны общей шины через AUX-GND- контакты, а не через общие провода источника питания (см.рис.3.49).

Рис. 3.49. Обработка выходных аналоговых сигналов в SKiiPPACK

При сильных помехах в окружающей среде мы рекомендуем получать все аналоговые сигналы через дифференциальный усилитель относительно вспомогательной земли (SEMIKRON: AUX-GND). Оставшиеся помехи должны фильтроваться НЧ фильтрами.

Другие рекомендации к применению SKiiPPACK драйверов даны в справочных данных SEMIKRON [264].

<-- Предыдущая страница

Оглавление

Следующая страница -->