Нове покоління драйверів SCALE для потужних MOSFET- і IGBT модулів

  Нове покоління драйверів SCALE для потужних MOSFET- і IGBT-модулів

1. Нове покоління драйверів SCALE для потужних MOSFET- і IGBT модулів

Фірма CT-Concept Technologie AG (Швейцарія) протягом десяти років займається розробкою і виробництвом інтелектуальних драйверів і платні управління для могутніх MOSFET- і IGBT-модулів. Нова серія драйверів SCALE (Рисунок 1) побудована на основі замовленого чипсета з різними варіантами вхідного логічного інтерфейсу (електричний/оптичний), різним числом вихідних каналів і компактним конструктивним виконанням (можливістю монтажу безпосередньо на IGBT-модуль).

Драйвери Concept в ході експлуатації (у електроприводах, інверторних перетворювачах, пристроях управління і захисту, вторинних джерелах живлення і системах безперебійного електроживлення) зарекомендували себе найкращим чином. Все це дозволяє на сьогоднішній день вважати драйвери фірми Concept промисловим стандартом.

Рисунок 1. – Драйвери SCALE

Фірма Concept виготовляє драйвери SCALE для IGBT-модулів в діапазоні напруг від 600 до 6500 В і струмів про т 75 до 2400 А, характеристики яких приведені в табл. 1, де Trafo означає трансформаторну розв'язку каналів управління, а Fiber — оптичну розв'язку. Нові продукти в таблиці 1 виділені.

Таблиця 1 – Характеристики драйверів SCALE для IGBT-модулів

Тип драйвера	Число каналів	VGM, B	IGM, A	Vce, B	Pout/кан. Вт	T typ, нс	Viso, B	DV/dt, кВ/мкс	Розв’язка
2SD106A	2	±15	±6	1200	1	325	2500	>100	Trafo
2SD106AI-17	2	±15	±6	1700	1	325	4000	>100	Trafo
2SD315A	2	±15	±15	1700	3	325	5000	>100	Trafo
2SD315AI-25	2	±15	±15	2500	3	325	5000	>100	Trafo
2SD315AI-33	2	±15	±15	3300	3	325	6000	>100	Trafo
6SD106E	6	±15	±6	1200	1	325	2500	>100	Trafo
6SD106EI-17	6	±15	±6	1700	1	325	4000	>100	Trafo
1SD418FI-xxx	1	±15	±18	3300	4		5000		Fiber

Окрім перерахованих в таблиці, всі драйвери SCALE мають наступні характеристики:

- Напруга живлення +15 У.

- Програмований рівень вхідного сигналу +5…15 В.

- Звичний режим або режим на півмоста з синхронізацією і генерацією інтервалу мертвого часу.

- Захист від перевантаження по струму і від короткого замикання.

- Моніторинг рівня напруги живлення.

- Гальванічна розв'язка каналів адресації і розпізнавання помилок (через трансформатор).

- Інтелектуальний DC/DC перетворювач.

- Висока функціональна інтеграція, велика гнучкість.

Драйвери SCALE HVI (High Voltage IGBTs) для IGBT-модулів 3300 і 6500 В — це нове покоління драйверів для високовольтних IGBT-модулів (серія 1SD418FI). Комбінації драйвера SCALE HVI- і IGBT-модуля є принципово новим рішенням — інтелектуальним модулем IPM (Intelligent Power Module). Дані драйвери є закінченим пристроєм, що містить вбудований захист, що визначає високу надійність системи в цілому. Монтаж драйвера гранично простий — слід лише зафіксувати драйвер на модулі за допомогою трьох гвинтів (Рисунок 2). Компактність рішення і скорочення втрат в силовій частині визначають хорошу перспективу для майбутніх розробок.

Рисунок 2. – Монтаж драйвера SCALE на IGBT-модулі

2 Ключові властивості драйверів SCALE

Драйвери SCALE — останнє покоління інтелектуальних драйверів для силових MOSFET- і IGBT-приладів вже завоювали широке визнання. Проект SCALE став переможцем конкурсу, організованого Technology Center Switzerland 2008. ABB Switzerland AG відзначив розробку драйверів SCALE як «Кращий проект силової електроніки 2008 року». Назва SCALE складена з перших букв їх ключових властивостей:

SCALE = Scaleable, Compact, All purpose, Low cost and Easy to use.

Scaleable — Гнучкість Однією з найважливіших властивостей чипсета драйверів SCALE є гнучкість. На відміну від існуючого раніше підходу до проектування схем управління, розроблений набір мікросхем може використовуватися для вельми широкого круга додатків з різними управляючими струмами і потужностями, підходить практично для будь-якої частоти перемикання, будь-якого виду модуляції і величини напруги ізоляції. Драйвери SCALE призначені для використовування в силових блоках потужністю від кило- до мегават.

Compact — Компактність В драйвері SCALE всі необхідні компоненти розміщені на мінімальній площі. При цьому драйвер здійснює управління, моніторинг, квотування стану, містить ізольоване імпульсне джерело живлення (перетворювач DC/DC) для внутрішньої логіки і забезпечує електричну ізоляцію всіх сигналів управляючої частини і силового блоку. При такому наборі функцій драйвери SCALE на сьогодні є найкомпактнішим рішенням.

All purpose — Багатоцільовий Драйвер SCALE забезпечує максимальну гнучкість операцій і дозволяє здійснити вибір між режимом напівмоста і звичним режимом. У режимі напівмоста може генеруватися інтервал мертвого часу. У стандартному (direct) режимі окремі канали мають загальний драйвер, але працюють автономно.

Low cost — Низька вартість Драйвери SCALE мають чудове співвідношення ціна/продуктивність. Вони містять всі необхідні компоненти: власне драйвер, моніторинг, підтвердження прийому (квотування), джерело живлення (перетворювач DC/DC) і електричну ізоляцію всіх сигналів і є найдешевшими драйверами з тих, що всіх мають подібні характеристики.

Easy to use — Легкість у використовуванні Інтерфейс до електронної частини працює при всіх стандартних логічних рівнях від 5 до 15 В. Входи мають характеристики тригерів Шмідта, що пом'якшує вимоги до вхідних сигналів. Сигнали квотування стану видаються через виходи з відкритим колектором. Шини джерела живлення повністю ізольовані від силового блоку. SCALE володіє всіма функціями інтелектуального драйвера, що сильно полегшує їх використовування із стандартними модулями IGBT.