教你做2SD31I的驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)

　　在實(shí)際應(yīng)用中，驅(qū)動(dòng)電路一般都要求盡量靠近IGBT模塊，同時(shí)盡可能地縮短驅(qū)動(dòng)器輸出PWM脈沖信號(hào)到柵極之間的引線長度，以增強(qiáng)驅(qū)動(dòng)回路的抗干擾性能，對(duì)于中大功率變流裝置更是如此。因此，在100kVA電力機(jī)車輔助變流器的設(shè)計(jì)中，以SCALE驅(qū)動(dòng)器2SD31I為核心的IGBT驅(qū)動(dòng)板就近放置于四象限變流器和逆變器的IGBT模塊上方，驅(qū)動(dòng)器輸出PWM脈沖信號(hào)到柵極之間的引線距離不足10cm。
　　驅(qū)動(dòng)器工作模式選擇
　　2SD31I主要由LDI（Logic to Driver Interface）、脈沖變壓器、IGD（Inligent Gate Driver）和DC/DC變換器構(gòu)成，有兩種工作模式可供選擇：半橋模式和直接模式。驅(qū)動(dòng)器的MOD管腳接地則工作在半橋模式，接電源則工作在直接模式。
在半橋工作模式中，驅(qū)動(dòng)器的InA管腳作為PWM脈沖輸入信號(hào)，InB管腳作為脈沖允許信號(hào)。只需在驅(qū)動(dòng)器的RC1、RC2管腳外部加入簡單的RC電路，便可以產(chǎn)生長度從100ns到幾ms的死區(qū)時(shí)間。在直接工作模式中，管腳InA和InB分別是兩個(gè)通道的輸入PWM脈沖信號(hào)，兩個(gè)通道之間沒有進(jìn)行互鎖處理，也不能進(jìn)行死區(qū)時(shí)間設(shè)置。
　　在輔助變流器的設(shè)計(jì)中，四象限變流器和逆變器的PWM脈沖信號(hào)都是由DSP控制器TMS320F240直接發(fā)生，通過軟件可以很方便地設(shè)置死區(qū)時(shí)間，因此驅(qū)動(dòng)器選取了直接工作模式。
　　脈沖信號(hào)傳輸
　　控制器發(fā)出的PWM脈沖信號(hào)經(jīng)過一定距離的傳輸才能到達(dá)驅(qū)動(dòng)板，這就要求解決好脈沖信號(hào)的傳輸問題。較長距離數(shù)字信號(hào)傳輸?shù)某Ｓ梅椒ㄓ校汗饫w傳輸、電流環(huán)方式傳輸、絕緣隔離方式傳輸、差動(dòng)方式傳輸以及強(qiáng)信號(hào)傳輸?shù)??？紤]到實(shí)際傳輸距離為兩米左右，又兼顧到成本等因素，在驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)中采取了強(qiáng)信號(hào)傳輸方式。驅(qū)動(dòng)器的PWM脈沖輸入信號(hào)采用+15V電平，為提高信噪比，傳輸電流為15mA。同時(shí)，信號(hào)傳輸采用雙絞屏蔽線，單端接地，大幅降低了噪聲的影響。
　　脈沖信號(hào)輸入處理電路
　　為PWM脈沖信號(hào)輸入處理電路。Input A和Input B是從驅(qū)動(dòng)板外部輸入的PWM脈沖信號(hào)。D1、D2和D3、D4分別為A、B兩個(gè)通道的脈沖鉗位電路。N溝道絕緣柵場效應(yīng)晶體管Q1和Q2構(gòu)成互鎖電路，用于防止兩個(gè)PWM脈沖信號(hào)同為高電平，以避免導(dǎo)致IGBT擊穿短路。R5、C1和R6、C2分別為A、B兩通道的PWM脈沖信號(hào)的低通濾波環(huán)節(jié)，用以防止由于尖峰脈沖干擾信號(hào)而造成的IGBT誤導(dǎo)通，可根據(jù)IGBT開關(guān)頻率等因素來確定濾波時(shí)間常數(shù)。InA和InB分別接至驅(qū)動(dòng)器的兩個(gè)PWM脈沖輸入引腳。
　　故障信號(hào)輸出及
　　故障自動(dòng)復(fù)位電路
　　故障信號(hào)輸出及故障自動(dòng)復(fù)位電路。SCALE驅(qū)動(dòng)器的故障信號(hào)為集電極開路輸出，所以可以將各驅(qū)動(dòng)器的故障輸出信號(hào)管腳SO1、SO2直接相連，產(chǎn)生總的驅(qū)動(dòng)器故障信號(hào)。以單驅(qū)動(dòng)器為例。在驅(qū)動(dòng)器正常情況下，SO1和SO2處于懸空狀態(tài)，由R2上拉到高電平，施密特反向器U1A輸出高電平使三極管T1導(dǎo)通，VCC經(jīng)過D1和D2組成的鉗位電路和限流電阻R1，送出驅(qū)動(dòng)器狀態(tài)信號(hào)SO到驅(qū)動(dòng)板外部。任何一個(gè)通道發(fā)生故障后，都會(huì)使U1A的輸出變?yōu)榈碗娖?，從而使三極管T1截止，表示驅(qū)動(dòng)器故障；同時(shí)U1A的輸出送入驅(qū)動(dòng)器的VL/Reset管腳，自動(dòng)將故障信號(hào)復(fù)位。故障信號(hào)的持續(xù)時(shí)間由R2、C1的時(shí)間常數(shù)確定，通常取10ms左右。