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使用SCALE-2門極驅動器的注意事項

簡介和概述
本應用指南著重介紹在使用SCALE™-2驅動核和即插即用驅動器時必須考慮的重要事項。本指南是對應用指南AN-1101 /1/的補充。
SCALE-2門極驅動器
圖1 SCALE-2門極驅動器
高速的SCALE-2技術
SCALE-2已發展成為一項快速、精確和可靠的技術,能夠實現高開關頻率和低抖動以及其他功能。
然而,如果不采取一些基本的措施500彩票注册链接,這些先進的性能在有些應用中會存在缺點。如果過強的磁場注入原方電纜或變壓器接口,可能會導致IGBT/MOSFET開關動作紊亂500彩票注册链接,因為驅動器會對這些噪聲信號做出快速響應。
因此,必須采取一定的措施來避免此類問題:
 必須嚴格檢查驅動器輸入信號的完整性。這些信號不得含有高噪聲或強振蕩。如果要求低抖動,則信號邊緣必須很陡峭(詳細信息500彩票注册链接,請參閱相應的產品數據手冊/3/)500彩票注册链接。
 驅動器原方的電纜所處的位置必須遠離強磁場。另請參閱“電纜在驅動核或即插即用驅動器中的應用”一節500彩票注册链接,以了解推薦的電纜類型500彩票注册链接500彩票注册链接。
 必須正確選擇驅動器(特別是驅動核)的安裝位置500彩票注册链接。必須避免強磁場接近各種產品500彩票注册链接。請參閱應用指南AN-1101 /1/中的“驅動器安裝在17mm IGBT模塊的上方或靠近強磁場”一節,以了解詳細信息。
 光纖接口必須遠離污染物500彩票注册链接,并正確與各自的光纖線纜連接500彩票注册链接。否則,弱光信號或自然光可能會導致驅動器誤動作。如果采用光纖輸入的驅動器通道已通電,但并未使用,則其光纖接收器必須正確關閉(比如用塞子將其堵500彩票注册链接。,以避免由自然光所導致的IGBT/MOSFET錯誤的開關。
電纜在驅動核或即插即用驅動器中的應用
在許多應用中,驅動核或即插即用驅動器的原方都通過電纜連接至主控制器。配有電氣接口的SCALE-2門極驅動器通常輸入閾值電壓較低(開通2.6V500彩票注册链接,關斷1.3V500彩票注册链接,請參閱對應的產品數據冊/3/),以便于使用5V或者甚至3.3V邏輯電路500彩票注册链接。而且,輸入電路通常不會配置窄脈沖抑制電路,目的是為了實現高開關頻率和低抖動。
通常建議將電纜放置在遠離強磁場的位置500彩票注册链接,以限制磁場的影響500彩票注册链接。
此外,根據圖2,CONCEPT推薦使用雙絞的平板電纜(如3M™的1700/20或2100/20)。不推薦采用非雙絞的電纜;否則500彩票注册链接,門極驅動器可能會發生誤動作,并可能導致IGBT和/或驅動器損壞。推薦的電纜與任何容易進行高壓或大電流開關的導體之間的最小距離通常為2cm?梢愿鶕䦟嶋H磁場強度適當加大此距離。
推薦使用雙絞的平板電纜
圖2 推薦使用雙絞的平板電纜
也可以在電纜周圍采用額外的金屬屏蔽層來增強驅動器電纜對磁場的抗擾能力。圖3中預裝了金屬屏蔽層的電纜(如3M™的1785系列產品)是可以購買到的。
帶有金屬屏蔽層的雙絞的平板電纜
圖3 帶有金屬屏蔽層的雙絞的平板電纜
但請注意,對圖3所示的額外屏蔽措施通常不是必需的。此外500彩票注册链接500彩票注册链接,如果使用門極驅動核且需要使用長電纜,還推薦將分壓電阻和/或窄脈沖抑制電路直接放置在門極驅動器的前面。請參閱應用指南AN-1101 /1/中的“提升輸入信號INA和INB的抗噪聲性能(2SC0635T除外)”一節和“輸入信號INA和INB的窄脈沖抑制”一節500彩票注册链接。
有源鉗位行為
大部分SCALE-2即插即用驅動器都采用CONCEPT的高級有源鉗位設計,用以限制IGBT關斷時的過電壓500彩票注册链接。高級有源鉗位也可以與大多數的SCALE-2門極驅動核配合使用500彩票注册链接。
高級有源鉗位是一種限制IGBT關斷過壓的高效的方法/4/。但是,必須對高級有源鉗位行為加以限制,以防對相關的元件(如瞬態電壓抑制二極管(TVS)或驅動器副方ASIC)造成過載。因此,必須考慮下面的要點:
 直流母線電壓絕不能超過被允許的最高值。對于即插即用驅動器,該值在驅動器數據手冊/3/中的絕對最大額定值中給出。對于門極驅動核500彩票注册链接,必須遵循以下規則:當使用擊穿電壓精度為±5%的TVS時,最大直流母線電壓不得高于25°C/1mA下TVS擊穿電壓典型值的0.9倍500彩票注册链接。對于環境溫度介于-40°C和85°C之間的設計來說500彩票注册链接500彩票注册链接,注意這些事項通常已經足夠。
 有源鉗位行為依賴于所使用的IGBT功率模塊以及其他多種參數,如直流母線電壓、集電極電流500彩票注册链接、直流母線雜散電感、TVS參數的選取和制造商品牌500彩票注册链接、IGBT和TVS的結溫500彩票注册链接。必須將有源鉗位行為限制在一個合理的水平,特別是在其重復動作的情況下500彩票注册链接。過度頻繁的動作會造成TVS和/或其他驅動器元件熱過載500彩票注册链接。此外,還可能導致驅動器副邊欠壓保護,因為驅動器副邊的Vee穩壓器可能會發生過載500彩票注册链接。另請參閱AN-1101 /1/中的“VEx端的特性”一節。
 不得對驅動器的有源鉗位管腳ACLx施加恒定的直流電壓500彩票注册链接,比如在進行功能測試時500彩票注册链接。否則,所產生的高功耗可能導致驅動器損壞500彩票注册链接。
IGBT門極驅動器的防靜電(ESD)處理
CONCEPT SCALE-2門極驅動器基于高度集成的CMOS技術設計而成。它們僅提供有限的防靜電保護。因此,執行適當的防靜電處理是強制性要求,以便確保產品能夠正常工作并獲得高可靠性500彩票注册链接。請參閱AN-0902 /2/。
二極管的應用
驅動器的應用電路(特別是門極驅動核)中包含多種二極管。所要求的二極管類型已在應用手冊或應用指南中作出明確規定。不得隨意更改二極管類型(例如,使用肖特基二極管替代低漏電流二極管BAS416)500彩票注册链接,因為這可能會導致驅動器工作異常。
三防漆
大部分CONCEPT SCALE-2門極驅動器均依據污染等級2 (PD2)、過壓類別II (OVII)和2000米最大工作高度而設計(另請參閱AN-1101 /1/)500彩票注册链接。這些門極驅動器都不要求使用三防漆,用以滿足絕緣標準的要求。
如果實際應用中(例如,在受污染的環境中工作)要求采用三防漆500彩票注册链接,則需要遵循以下要點:
 在進行涂漆工藝之前,必須正確清潔門極驅動板500彩票注册链接。清潔的程度取決于所選的三防漆材料和預期的應用條件500彩票注册链接。
 在清潔完成后,必須清除門極驅動器中的所有水汽,然后才能涂覆三防漆。
 很多種漆的材料屬于硅基材料,它們具有讓水汽隨著時間慢慢通過漆層擴散的特性。這種水汽可能會在驅動板和漆膜之間累積500彩票注册链接,最終在門極驅動器內形成一個導電通路,從而引起故障甚至損壞驅動器500彩票注册链接。
 CONCEPT不對經過三防漆工藝處理后和/或在三防漆工藝處理過程中所導致的門極驅動器故障承擔任何責任或擔保。最終用戶應負責確保三防漆材料的適用性以及漆層在環境條件方面的長期有效性500彩票注册链接。

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