应用在对驱动要求较高的MOS及IGBT驱动中.
2. 产品特点
* 单管大功率MOS或IGBT模块驱动器.
* 驱动延时极快:典型开启延时≤200ns,关闭延时≤120ns.甚至优于非隔离专用芯片.
* 上升下降沿高达50ns
* 工作占空比0-100%.
* 对输入信号功率无要求.
* 内置缓冲结构,对驱动上升沿没有要求.
* 静态耗电低.
* 输出供电电源与信号电源独立.
* 具有关断脚,可以在50ns内快速关断.
3. 产品系列
JD10:基本型
JD100:外供电型
JD105:逻辑输入型
4. 原理框图
500) {this.resized=true; this.width=500; this.alt='这是一张缩略图，点击可放大。\n按住CTRL，滚动鼠标滚轮可自由缩放';this.style.cursor='hand'}" onclick="if(!this.resized) {return true;} else {window.open('http://u.dianyuan.com/bbs/u/81/6431253069302.jpg?x-oss-process=image/watermark,g_center,image_YXJ0aWNsZS9wdWJsaWMvd2F0ZXJtYXJrLnBuZz94LW9zcy1wcm9jZXNzPWltYWdlL3Jlc2l6ZSxQXzQwCg,t_20');}" onmousewheel="return imgzoom(this);">
5. 引脚定义
500) {this.resized=true; this.width=500; this.alt='这是一张缩略图，点击可放大。\n按住CTRL，滚动鼠标滚轮可自由缩放';this.style.cursor='hand'}" onclick="if(!this.resized) {return true;} else {window.open('http://u.dianyuan.com/bbs/u/81/6431253069134.jpg?x-oss-process=image/watermark,g_center,image_YXJ0aWNsZS9wdWJsaWMvd2F0ZXJtYXJrLnBuZz94LW9zcy1wcm9jZXNzPWltYWdlL3Jlc2l6ZSxQXzQwCg,t_20');}" onmousewheel="return imgzoom(this);">
(1)输入功率电源正
(2)输入功率电源地
(3)VDD 输入信号电源正,信号电源.
(4)DR 输入脉冲信号,信号开关量输入.
(5)GND 输入信号地,信号地.
(13)VD 输出信号正电源
(14)COM 输出地,输出信号地
(15)DRU 输出上管,驱动上管,Ton开关管
(16)DRD 输出下管,驱动下管,Toff开关管
(17)SD 关闭信号,关闭输入信号,上拉电阻1K
(18)VDRET 输出信号,负电源
(19)DRA 输出辅管驱动,辅管延迟关闭信号输出,oc输出.
6. 应用说明
此驱动器为新一代驱动器,具有与以往驱动器不一样的理解.
6.1. 对MOSFET和IGBT驱动器的认识
MOSFET和IGBT都为电压型驱动,驱动器好坏关键在于在最短时间内提供栅极所需的电荷.
所需的驱动电荷在实际应用中是一个变化值.器件开关电流,Vce电压,工作温度,实际线路布局都会影响到驱动电荷.有的资料并未给出栅极电荷,厂家给出的栅极驱动电荷是在一定测试条件下测得,与实际使用有出入.
尽管在开关过程中起决定作用的是电荷,但从驱动能量角度,估算一个驱动功率,以及栅极电容是有必要的.
由厂家资料:
Cgc=Crss
Cge=Ciss-Crss
由于实际应用Vce>>25V,因此厂家给出的电容值参考意义不大.按照电容值计算输出功率与实际相差很大.用驱动电荷计算.
BSM300GB120D在300A,600V是栅极所需电荷3200nC.折算成电容时为107n.
开通能量:
对开关频率50K,栅极电压-5V-15V的条件:
Po=0.5*0.05*0.107*20^2=1.07W
6.2. 了解输出功率的意义
JD10系列驱动器功能特殊,输出阻抗很小(设计阻抗<0.1Ω),输出瞬态电流最大可达20A.由于本身独特的特性,瞬态短路不会烧毁驱动器(不同于市面上驱动器,电流受限),只受本身耗散功率限制.
JD10属于高速驱动器,虽然它不怕瞬态短路,但输出开关管耗散功率却不大,只有0.2W左右(全温范围,长期工作).因此有最小Rg限制.需要计算耗散功率.
见6.1节,如果输出能量为1.07W,在关闭时必须消耗掉,应按2.14W考虑耗散能量.因此:
Rg/Rd=Po/Pd-1=2.14/0.2-1=9.7,Rgmin=9.7*0.1=0.97Ω.
需选择Rg>0.97Ω,而耗散功率2W以上的电阻.此条件很好满足,由于多数模块内部自建电阻都大于此值(BSM300GB120D内建电阻1.0Ω),因此只要引线电感不会造成振荡及过压,JD10系列驱动器几乎可以直接驱动任何IGBT.
* 以上计算受到工作条件限制,具体工作状况以实际使用为准.
6.3. 输入结构
JD10系列驱动器具有CMOS缓冲结构,与CMOS兼容.对边沿及驱动功率没有要求,只要满足Von>2/3VDD ,Voff<1/3VDD即可.
具有独立的信号电源及驱动电源.
6.4. 输出结构
见图4,JD10输出结构.由于充分考虑到使用要求,JD10输出结构具有很大的灵活性.
500) {this.resized=true; this.width=500; this.alt='这是一张缩略图，点击可放大。\n按住CTRL，滚动鼠标滚轮可自由缩放';this.style.cursor='hand'}" onclick="if(!this.resized) {return true;} else {window.open('http://u.dianyuan.com/bbs/u/81/6431253069544.jpg?x-oss-process=image/watermark,g_center,image_YXJ0aWNsZS9wdWJsaWMvd2F0ZXJtYXJrLnBuZz94LW9zcy1wcm9jZXNzPWltYWdlL3Jlc2l6ZSxQXzQwCg,t_20');}" onmousewheel="return imgzoom(this);">
6.4.1. 输出电源
如果输入电源稳定性足够,不需要增加输出电容提高驱动电源稳定性.
外接电源可以提高驱动电压的稳定性,如图4.JD10系列由于驱动电源相对独立,因而使外接电源非常容易.
JD100驱动是一款需要外接驱动电源的驱动器.由于省去了驱动电源,成本及体积都可以减小.
6.4.2. 开关使用不同栅极电阻.
开通、关闭使用不同栅极电阻(图5)可以优化驱动,并降低JD10驱动的功耗.减小输出寄生震荡.
500) {this.resized=true; this.width=500; this.alt='这是一张缩略图，点击可放大。\n按住CTRL，滚动鼠标滚轮可自由缩放';this.style.cursor='hand'}" onclick="if(!this.resized) {return true;} else {window.open('http://u.dianyuan.com/bbs/u/81/6431253069697.jpg?x-oss-process=image/watermark,g_center,image_YXJ0aWNsZS9wdWJsaWMvd2F0ZXJtYXJrLnBuZz94LW9zcy1wcm9jZXNzPWltYWdlL3Jlc2l6ZSxQXzQwCg,t_20');}" onmousewheel="return imgzoom(this);">
8.4.3. 输出辅管应用
JD10驱动具有很广的扩展能力,辅管的使用可以大大简化IGBT的使用,显著降低IGBT关闭损耗.
IGBT与MOSFET并联结构,既提高了输出功率,又改善了关闭损耗.
辅助开关管具有峰值1A的输出电流能力,关闭时晶体管延时1.5us导通,以使IGBT载流子复合.然后快速关闭MOSFET.
500) {this.resized=true; this.width=500; this.alt='这是一张缩略图，点击可放大。\n按住CTRL，滚动鼠标滚轮可自由缩放';this.style.cursor='hand'}" onclick="if(!this.resized) {return true;} else {window.open('http://u.dianyuan.com/bbs/u/81/6431253069803.jpg?x-oss-process=image/watermark,g_center,image_YXJ0aWNsZS9wdWJsaWMvd2F0ZXJtYXJrLnBuZz94LW9zcy1wcm9jZXNzPWltYWdlL3Jlc2l6ZSxQXzQwCg,t_20');}" onmousewheel="return imgzoom(this);">
8.4.4. 关闭脚应用
在选择IGBT过程中,实际应用电流都是小于IGBT额定值的.当过电流值小于2倍额定电流值时,可采用瞬时封锁栅极电压的方法来实现保护.能够瞬时关闭IGBT的驱动电路并不多.由于JD10具有超强的电流输出能力.更有如下优化:
* 拉电流能力>20A
* 优于大多数集成驱动芯片的延时能力,尤其对关闭脚输出进行了优化,延时50nS(典型值).
因此,可以在过流产生的瞬间关闭IGBT.
典型应用见图8.
500) {this.resized=true; this.width=500; this.alt='这是一张缩略图，点击可放大。\n按住CTRL，滚动鼠标滚轮可自由缩放';this.style.cursor='hand'}" onclick="if(!this.resized) {return true;} else {window.open('http://u.dianyuan.com/bbs/u/81/6431253069883.jpg?x-oss-process=image/watermark,g_center,image_YXJ0aWNsZS9wdWJsaWMvd2F0ZXJtYXJrLnBuZz94LW9zcy1wcm9jZXNzPWltYWdlL3Jlc2l6ZSxQXzQwCg,t_20');}" onmousewheel="return imgzoom(this);">
8.4.4. 其它
JD10从功能上看适合驱动大功率MOSFET及IGBT,由于没有常见的3段式过流保护,更适用于大功率高频功率变换.
作为负载开关使用时,需要限制电流上升率.只要在快速保护瞬间,电流不超过IGBT额定值的2倍.由于JD10关闭反映很快,最大电流条件一般可以满足.电流限制后, dv/dt增高也就不明显.一般在输出上都有电压上冲的限制,因而不会造成IGBT损坏.
利用现有输出引脚,及JD10优异的输出能力,可以扩展IGBT驱动及保护功能.包括3段式保护及外接更大功率的驱动等.
具体可以参考其它有关资料.
Email:jiaheyuanyi@163.com
tel:58604525,13501028460 李 6431253068902.doc
