IXYS IGBT驅動模塊可幫助高功率系統(tǒng)設計，縮短設計時間，降低設計成本

　　IXYS公司新推出的IXIDM1403驅動模塊旨在為市場提供IGBT驅動器件，使設計周期縮短，設計成本做到盡可能最低，并具有極高的緊湊性和最高的性能和可靠性。IXIDM1403支持雙通道大功率IGBT模塊，隔離電壓高達4000 V，開關速度高達50 kHz，具有短路保護和電源電壓監(jiān)控功能。

　　IXIDM1403是基于IX6610 / IX6611 / IXDN630芯片組的高壓隔離柵極驅動模塊，它允許創(chuàng)建隔離的IGBT驅動器，在初級側和次級側之間以及次級側驅動器之間設置高壓隔離柵。它創(chuàng)建了一個非常靈活的架構，可用于需要在初級和 次級側和/或次級側驅動器之間進行隔離的三相電機驅動器，半橋開關，推挽式轉換器，其它不間斷電源(UPS)應用，及可再生能源和運輸。

　　內部電源為每通道隔離電源提供高達2 W的功率，以驅動上、下IGBT，有效地將MCU與高功率電路隔離。它采用單極性15 V電源供電，提供+20 V / -5 V驅動IGBT柵極和+3.3 V驅動MCU，并在MCU和柵極驅動器之間以及柵極驅動器之間保持高達4 kV的隔離電壓。

　　內置的欠壓和過電壓保護防止IGBT在最佳窗口以外的柵極電壓下工作，并且無需考慮MCU相關條件及問題來源，這些問題可能來自隔離柵后面的低/高側IGBT，也可能來自隔離柵之前的初級側。

　　通過使用電流檢測電阻或IGBT去飽和事件，可以實現(xiàn)300 mV閾值的過流保護。 此功能可在集電極電流超過用戶設置的值后立即關閉IGBT并通知MCU，從而做出適當?shù)臎Q定。

　　來自外部MCU的TTL級兼容輸入信號可用于操作次級側驅動器。IXIDM1403采用了雙通道雙向變壓器接口，它可將初級側輸入命令從MCU傳輸?shù)酱渭墏?，并將信息從次級側傳輸?shù)組CU。異步數(shù)據(jù)傳輸由窄脈沖實現(xiàn)，以防止變壓器的磁芯飽和。

　　窄脈沖檢測器可以防止非常窄的錯誤PWM輸入信號傳輸?shù)津寗悠?。寬度窄?00 ns的輸入信號脈沖被抑制，而寬度大于350 ns的脈沖被傳輸?shù)津寗悠?。為了避免限制輸入脈沖最大寬度，可以只從初級側發(fā)送表示輸入信號上升/下降沿的短脈沖，而次級側用于恢復原始脈沖寬度。

　　次級側柵極驅動器將輸入的PWM邏輯信號轉換為+20 V / -5 V(相對于COMMON)雙極柵極驅動信號，具有典型的30 A峰值驅動電流能力。 通過選擇不同值的串聯(lián)柵極電阻，獨立的正負柵極驅動器輸出可以在沒有外部二極管的情況下優(yōu)化IGBT導通/截止時間。

　　具有通道A優(yōu)先級的內置死區(qū)時間延遲電路可防止IGBT同時導通。如果通道B有效且通道A被強制進入導通狀態(tài)，則通道B立即被禁用，通道A IGBT以預設的延遲時間開啟。通道A變?yōu)榉腔顒訝顟B(tài)后，通道B(如果處于活動狀態(tài))將以相同的延遲時間打開。如果通道A處于活動狀態(tài)且通道B被強制進入導通狀態(tài)，則只要通道A保持活動狀態(tài)，該命令就會被忽略。如果在命令激活通道B到期之前通道A變?yōu)榉腔顒訝顟B(tài)，則通道B在通道A變?yōu)榉腔顒訝顟B(tài)后以預設延遲時間變?yōu)榛顒訝顟B(tài)。 通過將通道B設置為永久啟用且僅操作通道A，單個輸入信號源可用于創(chuàng)建半橋配置的互補IGBT開關對。

　　柵極A和柵極B輸出的脈沖之間的死區(qū)時間由硬件編程為~420 ns。 如果運行特定IGBT所需的死區(qū)時間大于IXIDM1403中實現(xiàn)的死區(qū)時間，則應由MCU編程或在工廠調整到所需值。

　　如果內部模塊溫度超過150°C，過溫保護功能會禁用IGBT，當溫度降至125°C以下時，將恢復正常工作。如果IGBT組件配備溫度傳感器，IXIDM1403可以將其信號轉換給MCU。雙通道雙向變壓器接口允許向MCU傳輸有關次級側電源故障和IGBT過流情況的信息。

　　初級側的所有故障條件都會在兩個驅動器處停止執(zhí)行PWM周期，而次級側的所有故障條件僅在受影響的驅動器處停止PWM周期。 如果在PWM周期開始之前出現(xiàn)故障條件，只要存在故障條件，PWM周期將被忽略。

　　until a restart occurs, which returns the power block to start-up mode.

　　IXIDM1403電源塊設計用于提供高達2 W的功率，并具有啟動模式和運行模式。在啟動模式下，轉換器通過內部振蕩器工作，僅激活部分電源開關，以降低動態(tài)電流消耗/功耗。 啟動后，轉換器激活所有電源開關并進入運行模式。運行模式保持關閉~1.28 ms。 在啟動模式期間禁用發(fā)送操作，以最小化次級側的電流消耗。運行模式開始后，它將繼續(xù)運行，直到重新啟動，這會將電源塊返回到啟動模式。

　　在運行模式下，電源塊可以通過內部或外部時鐘運行。當用于電機驅動器等多相應用時，使用MCU的外部時鐘可最大限度地減少IXIDM1403器件之間的噪聲干擾。轉換器的監(jiān)視計時器可防止由于沒有外部時鐘而造成的潛在損壞。只要外部時鐘周期超過監(jiān)視計時器的40μs超時時，轉換器就會切換到內部時鐘。

　　每個IXIDM1403 IGBT驅動器還包含一個相對于COMMON引腳的閾值為300 mV的過電流(OC)比較器。過電流保護可以通過使用低值電流感應電阻，具有次級電流感應輸出的IGBT或利用去飽和事件來實現(xiàn)。如果發(fā)生過電流故障，則在周期的剩余時間內將驅動器的輸出強制為低電平。正常操作在下一個PWM柵極驅動周期開始時恢復。

　　由于感測電壓低，可能需要在電流感測輸入處設置噪聲濾波器。過電流比較器有一個內置100 pF電容，與輸入并聯(lián); 因此，只能添加一個串聯(lián)電阻來創(chuàng)建這樣的濾波器。為防止誤跳閘，過電流比較器的輸入在IGBT關機期間接地，并在IGBT啟動后立即接地3.5μs。當發(fā)生過流事件時，輸出故障脈沖發(fā)生器會產(chǎn)生一個200 ns的窄脈沖，故障控制邏輯器利用此脈沖將故障狀態(tài)傳達給MCU。

　　IXIDM1403采用55 x 50 x 28 mm封裝，有一個12引腳，1 mm間距FFC連接器，可與MCU通信，兩個5引腳，2.54 mm間距接頭，可向IGBT提供信號， 和一個2引腳，2.54毫米間距接頭，用于將信號從外部溫度傳感器轉換到MCU。

　　圖1顯示了一個應用示例，其中IXIDM140用于操作IXYS的相腳IGBT模塊MIXA225PF1200TSF。

　　圖1： IXIDM1403 - MIXA225PF1200TSF模塊組件

　　IXIDM1403采用單極性15 V電源供電，可運行兩個1200 V IGBT器件，最大集電極電流為360 A.這種設計允許MCU提醒客戶有關初級和次級側的欠壓或過壓情況，以及 IGBT進入去飽和模式時的過載情況。MCU可以通過該模塊供電，不需要單獨的電源。 如果用戶更喜歡從外部電源驅動MCU，也可以實現(xiàn)這一點。 此外，內部IXIDM1403邏輯可以使用相同的外部電源供電，從而最大限度地降低15 V電源的功耗。

　　該設計的典型應用如圖2和圖3所示。

　　圖2：三相電機驅動器的典型應用電路

　　圖3：全橋逆變器的典型應用電路

　　圖4和圖5顯示了MIXA225PF1200TSF模塊作為負載時的典型IXIDM1403性能。

　　圖4：在IXIDM1403通道A和通道B永久啟用的情況下，MIXA225PF1200TSF和單個信號源以互補模式工作

　　在上升邊緣輸入到輸出傳輸延遲

　　通道1 - 紅色 - IGBT模塊引腳#3,4電壓

　　通道2 - 綠色 - IXIDM1403通道A輸入信號

　　通道3 - 品紅色 - IXIDM1403通道B輸入信號

　　注意：圖4的下面部分相對上面部分放大了10倍。