【成功案例】轨道交通大功率变频器设计采用高压隔离驱动芯片,实现硬件驱动互锁,防止上下桥臂IGBT直通炸机

2018-07-13 世强
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大功率变频器运行时,正常运行时上下桥臂的IGBT会互补导通运行,但是如果变频器发生短路或桥臂直通,导致IGBT模块电流迅速变大造成短路和过流,模块内部热量迅速累积无法释放,最终导致IGBT损坏和炸机。那怎么才能实现IGBT的输入驱动信号互锁,防止上下桥臂IGBT直通炸机?


本文结合轨道交通大功率变频器设计项目为例,采用PI公司的高压隔离驱动芯片2SC0435T2F1-17,通过半桥模式下输入硬件驱动互锁电路设计,防止变频器上下桥臂IGBT直通炸机。


图1变频器驱动控制原理图


在图1中,主控制器发出的PWM控制信号,经过硬件互锁电路后,送入隔离驱动器进行IGBT的驱动开关控制和保护。硬件互锁电路是将驱动变频器中上下桥臂的IGBT互补波形中增加硬件死区,以免上下桥臂的IGBT同时导通,造成器件的损坏。


在轨道交通大功率变频器设计项目中,牵引逆变器主电路直流母线电压为750V,选用功率器件IGBT必须满足2倍母线电压以上,因此选用CE基电压为1500V的IGBT。PI公司的2SC0435T2F1-17适用于1500V IGBT的双通道驱动,具有无铅驱动核心,正适合项目中的IGBT驱动使用。

图2高压驱动芯片电路图


由于轨道交通大功率变频器的上下桥臂互补导通控制,2SC0435T2F1-17需要处于半桥工作模式。通过电阻RM将MOD接到GND,RM需要在72K-181K之间,本项目选用150K电阻。PWM输入端INA和INB分别驱动上桥臂和下桥臂的IGBT。为防止上下桥臂同时导通,必须增加硬件死区电路,如图3所示。

图3硬件驱动互锁电路图


电路工作原理:以一个桥臂上上下两个IGBT驱动脉冲为例来对带死区的硬件脉冲互锁电路进行分析。电路图中,PWM1、PWM2为互补的两路脉冲,分别驱动控制一个变频器桥臂的上下IGBT,经RC阻容时间延迟及与门芯片的整形最终转换成带有死区时间的脉冲互补波形。


时序工作说明:最终输出的两路脉冲的上升沿及下降沿均带有死区时间,该时间由电阻R、电容C的值及与门最小高电平值来确定,计算公式如下:


电路图中PDPINT为硬件过流、过压及脉冲反馈的汇总引脚,当系统正常工作,驱动反馈也正常时,该引脚为高电平状态,这时CPU所发脉冲可以用于驱动功率模块。反之,该引脚为低电平,CPU所发脉冲被硬件锁死。如果一个桥臂上的两路脉冲不是互补状态,这样就有可能使上下桥臂上的IGBT发生直通现象,该电路则有效的避免了该情况发生。

图4上下桥臂IGBT互补驱动波形


轨道交通大功率变频器设计项目中,驱动芯片上下桥臂IGBT互补驱动波形图4所示,PI隔离驱动2SC0435T2F1-17的硬件驱动互锁电路,通过驱动控制一个变频器桥臂的上下IGBT,经RC阻容时间延迟及与门芯片的整形,最终实现上下桥臂IGBT的直通保护,而且电路损耗较小。PI公司的驱动芯片设计紧凑,可靠性高,非常适合大功率变频器和逆变器使用。

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  • duanmaxie Lv8. 研究员 2018-12-27
    厉害
  • 深蓝色 Lv7. 资深专家 2018-12-25
    轨道交通前景很好,方案值得学习
  • 好运常伴吾 Lv8. 研究员 2018-12-24
    真的很好
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ISABELLENHUETTE,LITTELFUSE,LAIRD,SILICON LABS,ADVANCECHIP,RENESAS,VINCOTECH,II-VI MARLOW,WOLFSPEED,LONGSUNG,KYOCERA,PI,ROGERS,MELEXIS,SGMICRO  - 优选器件方案  - V1.1

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型号- TNY280,2SK2225-80-E,0505025.MX52LEP,SI838,SGM2036-ADJYC5G/TR,TOP268,SMBJ18CA,V23990-P865-F49-PM,D45XT80,SI8261,PS9402,SGM601,SI8931,SI8921,R7S910035,RJH60F5DPQ-A0,SMT-R0068-1.0,SI894,TFLEX HD700

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RoHS符合性声明

型号- 2SP0115T2B0-12,2SP0320T2A0-12,CSD226C2,CSD226C1,1SC0450E2B0-45,2SC0435T2H0C-17,1SP0335D2S1-5SNA0750G650300,1SP0335V2M1-CM400HG-130H,1SP0635V2M1-FZ2000R33HE4,2SP0320T2A0-17,CSD226C3,1SP0635D2S1-FZ1500R33HL3,1SP0635V2M1C-FZ2000R33HE4,2SP0115T2A0-FF600R12ME4,2SP0430T2B0C-FF1800R12IE5,1SP0340V2M0-FZ1200R45HL3,2SD300C17A2C,1SP0635V2M1C-5SNA1200E330100,2SP0320V2A0-2MBI1400VXB-120P-50,2SP0115T2B0-17,2SP0115T2A0-FF600R06ME3,2SP0320T2A0-FF600R12IE4,CSD240A0,1SP0635S2M1-FZ1400R33HE4,CSD226B1,1SP0335V2M1-5SNA1200G450300,2SP0320V2A0-FF450R17IE4,CSD214A0,1SP0335V2M1C-FZ500R65KE3,CSD189B0,CSD226B2,1SP0635S2M1-33,2SP0320T2A0-FF1000R17IE4,1SP0635V2M1-FZ800R33KF2C,2SP0320T2A0-FF900R12IE4,1SP0335D2S1-FZ1200R45KL3_B5,2SP0115T2A0C-CM600DX-24T,2SC0535T2AIC-33,1SP0635S2M1-DIM1500ESM33-PR500,PPIC201-005-0,1SP0335D2S1C-FZ800R33KL2C_B5,1SP0635D2S1R-FZ2000R33HE4,2SC0435T2G1-17,2SP0320V2B0-12,1SP0335V2M1-5SNA0750G650300,2SD300C17A3C,2SC0108T2F1C-17,1SP0635V2M1-CM1200HC-66H,CSD275A0,1SC0450E2B0-65,1SP0635V2M1C-MBN1500E33E2,2SP0320T2A0-2MBI650VXA-170E-50,2SP0430T2A0C-FF1800R12IE5,CSD215B0,1SP0635V2M1-DIM1200ESM33-F000,ISO6125R-33,1SP0635V2M1-CM1200HCB-66X,2SP0320T2E0-FF650R17IE4,2SC0106T2A1C-12,2SP0115T2A0-FF600R17ME4,1SP0335V2M1-5SNA1000G650300,1SP0635V2MIC-CM1200HCB-66X,1SP0340V2M0-45,1SP0635V2MIC-CM1500HC-66R,1SP0635D2S1R-CM1200HC-66X,1SP0335V2M1-FZ1200R45KL3_B5,2SP0320T2A0C-FF1200R12IE5,1SP0335V2M1-CM750HG-130R,2SP0115T2A0-CM200DX-24S,2SD300C17A4C,2SP032012A0-FF650R17IE4D_B2,2SP0115T2C0-CM600DX-24T,1SP0635D2S1-CM1200HC-66H,CSD264A0,CSD265C0,1SP0335D2S1-CM400HG-130H,1SP0635D251-FZ2000R33HE4,2SP0320T2D0-17,CSD238A0,CSD202,CSD216C0,1SP0635S2M1-17,2SP0430V2B0C-FF1800R17IP5,1SP0635S2M1-CM1800HC-66X,2SP0320V2A0-2MBI1400VXB-170E-50,1SP035SV2M1C-FZ7500R65KE3,2SP0320T2D0-12,1SP0635S2M1C-CM1200HCB-66X,1SP0335V2M1-5SNA0500J650300,2SP0115T2A0-06,1SP0635V2M1-MBN1500E33E2,1SP0635V2M1-FZ1000R33HL3,ISO5125I-45,CSD276A0,CSD132A,CSD242B0,CSD265B0,CSD253A0,2SC0535T2A1-33,1SP0340D2S0-45,2SC0535T2G0-33,CSD186A0,1SP0335V2M1-MBN750H65E2,1SP0335D2S1C-MBN1800FH33F,2SP0320T2A0C-FF1400R12IP4,2SP0115T2C0-17,CSD190B0,2SP0320T2B0-12,1SP0335D2S1C-CM1200HG-90R,2SP0115T2A0-FF450R12ME4,1SP0635V2M1-CM1800HC-66X,CSD250B0,CSD284A0,1SP0635D2S1C-DIM1500ESM33-PR500,2SP0115T2C0-12,2SP0430T2A0C-FF1500R12IE5,CSD246A0,CSD200A1,CSD223A0,1SP0335V2M1-MBN800H45E2-H,2SC0108T2F1-17,1SP0630V2M1R-MBN1200F33F,1SP0630S2M1R-MBN1200F33F,2SC0435T2F1-17,1SP0635D2S1R-MBN1200F33F,1SP0335V2M1C-FZ250R65KE3,CSD235A1,2SP0320T2A0-2MBI1000VXB-170E-50,CSD180D1,2SP0320T2A0C-FF900R121P4,CSD180D3,2SP0320T2A0C-2MBI1400VXB-120E-50,1SP0335D2S1C-5SNA1200G450300,ISO5125I-65,2SP0115T2A0-FF450R17ME4,1SP0335S2M1-45,2SP0115T2C0-CM600DX-13T,CSD235A0,1SP0635V2M1-CM1000HC-66R,2SP0115T2A0-FF225R17ME4,CSD250A0,1SP0335S2M1-5SNA0750G650300,2SP0115T2C0C-FF600R17ME4,2SP0320T2A0-FF1400R121P4,CSD224A2,2SP0320T2A0C-2MBI1400VXB-170E-50,CSD224A1,CSD247A0,2SP0430T2B0C-FF1800R17IP5,1SP0335V2M1C-5SNA0750G650300,1SP0351V2A0C-5SNA3000K452300,2SP0320V2A0-FF1000R17IE4D_B2,1SP0630S2M1R-CM1200HC-66X,CSD180C4,1SP0335S2M1-FZ1200R4SKL3_ B5,CSD180C2,1SP0335V2M1-45,2SP0115T2B0-FF600R12ME4,1SP0635S2M1-FZ1500R33HL3,2SP0320V2A0C-FF900R12IE4,CSD226E0,2SP0320T2A0-2MBI1400VXB-120P-50,1SP0635V2M1-FZ1500R33HL3,2SC0108T2H0C-17,CSD224A0,2SP0115T2A0-CM450DX-24T,2SP0115T2A0-FF225R12ME4,1SP0635V2M1-DIM1500ESM33-PR500,2SP0115T2A0-CM450DX-24S,2SP0115T2C0C-CM600DX-13T,1SP0630V2M1R-CM1200HC-66X,2SP0320T2A0-FF1400R17IP4,1SP0351V2D0C-T2000BB45G,2SP0115T2B0C-FF300R17ME4,1SP0635V2M1C-55NA1800E330400,2SP0115T2B0-FF6000R06ME3,CSD236A0,2SP0320V2A0-FF900R12IP4,CSD236A1,1SP0635V2M1-12,1SP0635V2M1-17,1SP0335D2S1-5SNA1200G450300,1SP0335V2M1-33,CSD191A1,2SP0115T2B0-FF600R17ME4,2SP0430V2A0C-FF1800R17IP5,2SP0320T2C0-17,1SP0335S2M1-65,2SP0115T2A0C-FF300R12ME4,2SP0115T2A0-2MBI550VN-170-50,2SP0115T2B0-06,2SP0320T2C0-12,2SP0320T2A0C-2MBI1800XXF170-50,CSD251A0,CSD229A0,1SP0635D2S1-DIM1500ESM33-TS000,1SP0335V2M1C-5SNA0500J650300,1SP0340V2M0-MBN900D45A,1SP0351V2B0C-5SNA2000K452300,1SP0635V2M1-25,1SP0335V2M1-65,1SP0335V2M1-FZ750R65KE3,1SP0635D2S1C-CM1200HCB-66X,1SP0635S2M1-CM1200HCB-66X,2SP0320V2D0-17,1SP0335D2S1-33,2SP0430T2A0C-FF1800R17IP5,ISO5125I-100,2SP0320V2A0C-2MBI1800XXF170-50,1SP0340V2M0-CM1500HC-90XA,CSD145,2SP0320V2D0-12,2SP0430V2A0C-FF1800R12IE5,1SP0635V2M1-33,CSD207B0,1SP0335S2M1-MBN500H65E2,1SP0351V2A0C-5SNA2000K452300,2SP0115T2A0C-FF600R12ME4,1SP0351V2C0C-T2000B845G,1SC0450V2A0-65,2SC0535T2G0C-33,2SP0430V2B0C-FF1800R12IE5,CSD190F0,2SP0430T2B0C-FF1500R17IP5,1SP0335D2S1-45,CSD158A1,CSD210A1,PPIC201-009-0,2SP0115T2B0-FF450R17ME4,2SP0115T2D0-12,2SP0115T2D0-17,2SP0320T2A0-FF1000R17IE4D_B2,2SC0115T2A0-12,CSD207A0,2SP0320T2A0C-2MBI1400VXB-120P-50,2SC0108T2G0C-17,1SP0635D2S1-17,1SP0351V2B0C-SSNA3000K452300,2SP0320V2A0-FF900R12IE4,1SP0340D2S0-CM1500HC-90XA,CSD260A0,1SP0635V2M1-FZ1000R33HE3,2SP0115T2B0-FF450R12ME4,1SP0635D2S1-12,ISO5125I-120,2SP0115T2A0-FF900R12ME7_B11,CSD167,1SP0335V2M1-5SNA0400J650100,1SP0635V2M1C-DIM1500ESM33-TS000,2SC0108T2H0-17,2SP0320T2B0-FF1400R1

August 24th,2021  - PI  - 测试报告

【应用】Power Integrations高性能隔离驱动器SID1182K在10kV高压变频器中的应用

为了满足1000V直流母线的电气隔离功能,对隔离驱动芯片的绝缘耐压和电气间隙提出了很高的要求。Power Integrations推出的高性能隔离驱动SID1182K具有加强绝缘性能,在芯片内原副方电路之间填充固体绝缘材料,绝缘性能稳定且使用寿命长久。

2019-01-28 -  应用方案

InnoSwitch3产品系列 应用指南

描述- 本文档为InnoSwitch3产品系列设计指南,介绍了该系列隔离式、高安全等级芯片的设计要点。InnoSwitch3集成了高压功率MOSFET开关、控制器、高速磁耦合通信技术和同步整流驱动器。指南详细阐述了InnoSwitch3的基本电路配置、设计步骤、变压器结构参数、初级和次级元件选择、多路输出参数设置以及公差分析等内容,旨在帮助工程师快速设计出满足各种负载条件的电源。

型号- INN3167C,INN3672C,B-EE10-H,INN3163C,INN3676C,INN3XX3C,B-RM10-V,INN3XX7C,B-EE16-H,PC47EE25-Z,AO4296,AO4292,INN3162C,AO4294,AOD2916,INN31X5,INN3168C,INN3164C,INN3673C,PC95RM06Z,INN3XX2C,INN3677C,INN3XX6C,B-EE22-H,INN3168C-H101,B-RM08-V,AOD296A,AON7254,B-RM06-V,PC47EE10-Z,AON6244,AO4264,AO4260,PC47EE16-Z,AON7292,PC95RM10Z,AOD2544,INN3XX5C,INN3672C-H602,INN3165C,INN3674C,PC95RM05Z,B-EE19-H,B-EE30-H,B-EE13-H,PC47EE22-Z,AON7246,B-EE25-H,INN3675C,PC95RM08Z,AOD2910,INN3XX4C,INN3166C,INN3XX8C,PC47EE30-Z,AOD294A,B-RM05-V,AON6266,PC47EE13-Z,PC47EE19-Z

2018年10月  - PI  - 应用及方案  - Rev. A

【方案】低成本1kW伺服驱动器优选器件方案

描述- 本方案通过采用二氧化硅材料和横向叠放CMOS 集成电容技术的电容隔离驱动芯片,及其它相关器件,在保证产品性能的同时,可有效降低产品整体设计成本,提升产品竞争力。

型号- 2SK2225-80-E,SGM46000,92ML,SMBJ,SMAJ,SMDJ,SMCJ,1812L,D30XT80,SI8660,TOP26X,TGARD500,SMF,SI8261,SC 3.81,SI838X,30R,R7S910035,MLX91210,60R,BC 3.81,2920L,SGM2019

RENESAS,WEIDMUELLER,SHINDENGEN,LITTELFUSE,PI,LAIRD,ROGERS,SILICON LABS,MELEXIS,SGMICRO  - 优选器件方案
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品类:Energy Efficient, High-Power Off-Line Switcher with Accurate Primary-Side Regulation (PSR)

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品类:Energy Efficient, High-Power Off-Line Switcher with Accurate Primary-Side Regulation (PSR)

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提供电机的输出反电势波形测试、驱动芯片输入/输出波形测试服务,帮助您根据具体应用场景来选择适合的电机驱动芯片型号,确保电机驱动芯片能够与其他系统组件协同工作达到最佳效果。支持到场/视频直播测试,资深专家全程指导。

实验室地址: 成都 提交需求>

波导隔离器定制

可定制波导隔离器频率覆盖5.5GHz~110GHz,插损损低至0.25dB、隔离度、正向方向功率、封装尺寸参数。

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