IGD508EI/IGD515EI驱动模块（EN）优化标题

1.IGD系列IGBT驱动器的特点

IGD系列IGBT驱动器是特别为准确、可靠的驱动功率管而设计的，适用于串并联电路中大功率，高耐压模块的驱动和保护。IGD508EI/EN和IGD515EI/EN驱动器的驱动及状态识别信号通过外接光纤传输。驱动器内部包括一个集成化的高电压隔离的DC/DC变换器，如果电源电压超过了16V，则DC/DC变换器的两个输出端的开路电压就会超过18V，导致输出驱动器及输出端的过电压保护电路动作。DC/DC的输出功率是6W，其中1W用于驱动器本身及光纤，其余5W用于驱动功率器件。如果选用的光纤损耗较大，用于驱动的功率就会相应减少。IGD系列IGBT驱动器采用特殊的逻辑功能极大地提高了IGBT电路工作的可靠性。IGD系列IGBT驱动器具有以下特点：

1）适用于驱动IGBT及功率MOSFET。

2）具有功率管保护和电源监测及自检功能。

3）栅极电流有+8A和+15A两种。

4）绝缘电压为AC5000V。

5）具有串联使用功能。

6）开关频率为0～1MHz。

7）占空比：0～100%。

8）通过光纤传输可实现远距离驱动。

IGD系列IGBT驱动器的应用领域有：逆变器、电机驱动、DC/AC功率变换器、开关电源、雷达和激光技术、DC/DC变换器、RF射频发生器等。

2.IGD系列IGBT驱动器功能

IGD系列智能驱动器适用于开关工作的IGBT、大功率模块、系列晶体管并联电路的高频应用。IGD508EI/EN和IGD515EI/EN驱动器的引脚互相兼容，只是驱动电流不同。IGD系列智能驱动器解决了所有与IGBT功率级有关的驱动和保护问题，不再需要外接控制电路和保护。IGD系列IGBT驱动器内部框图如图4-50所示。

图4-50 IGD系列IGBT驱动器内部框图

由正负电压控制的栅极驱动可以可靠的保护IGBT模块，因为负向的栅极电压可以避免干扰引起IGBT模块误动作或振荡。IGD系列智能驱动器内集成了功率管的过电流和短路保护电路，信号反馈检测电路，状态识别单元，制动单元，串联或并联单元及为驱动器供电的DC/DC变换器。

IGD系列IGBT驱动器的隔离特性可使工作电压达2500V（对应的测试电压是7500V），而使驱动模块适用于高电压差和高电压扰动的场合。IGD系列驱动器采用光缆传输，具有传输时间短，适用于高频电源，RF变换器和谐振变换器。IGD系列驱动器的过电流和短路保护信号，是通过检测IGBT集电极、发射极电压而获得的。如果超过了阈值电压，IGBT被截止，并保持一定的截止时间，截止时间一过，IGBT再被导通，此保护电路简单可靠，无需再接其他器件。

3.引脚功能

1）脚1，2，3，4，9（GND）和10（VCC）为驱动模块的电源端，额定电源电压在12～15V之间，为了保证内部DC/DC变换器的可靠启动，在9脚和10脚附近接一个耐冲击的低电感电解电容。

2）25脚是驱动器的输出端，用于驱动IGBT栅极，驱动功率来自12～15V电源。是否需要负的栅极电压，要由具体的应用和所使用的功率管决定。IGD508系列最大的栅极电流是+15A，可驱动大功率IGBT，也可直接驱动并联的功率模块组件，栅极电流由外接的栅极电阻限定。

应用中IGBT栅极与25脚之间的连接应尽可能的短，栅极电阻和二极管构成的栅极电路，分别确定开通和关断时的开关速度，如图4-51所示。在栅极和发射极之间反接齐耐二极管，以防止产生寄生电压，栅压二极管的耐压根据栅极电压而定（12～15V）。

3）22脚接IGBT发射极端，此脚同IGBT的发射极之间的连线也应尽量短，不能超过10cm，并应采用绞合线。

图4-51 不对称门极电阻

4）19脚（ME）为测量功率管开通时的电压降端，以保证短路和过载时保护电路正常工作。为了防止在功率器件关断时测量端承受到高集电极电压，应接入一个高阻二极管或几个IN4007型二极管。(www.xing528.com)

驱动器中的上拉电阻可保证在功率管开通时有电流流过测量二极管VDme、分压电阻R_me和功率管。在测量端就可测出晶体管开通时的正向压降、二极管压降及分压电阻上的电压降。R_me减小了VDme上反方向的峰值电流，R_me的阻值为68Ω。功率管开通后，要延迟一定的时间才能检测，此延迟时间与功率开通的速度成反比例。

5）20脚（Cb）通过一个电容与24脚连接起来，由此可确定IGBT的截止时间。当电流检测电路响应后，故障信号会通过状态输出端SO输出，此期间为截止期。在截止期功率管受到驱动保护功能的保护，而被关断。截止电容的容量不能超过470nF。截止时间一过，功率管便导通。

6）21脚（REF）端。此脚外接一个齐纳二极管，提供一参考电压由它来定义功率管导通时的最大的电压降。当19脚（ME）的电压高于REF端的电压时，IGD系列驱动器的保护电路动作。图4-52中的参考电位是功率管的发射极，齐纳二极管与驱动模块的连线应尽量短。

图4-52 Vce电压监测原理

7）23脚（Cs）通常接一个耐冲击的低电感电容（通常采用电解电容），它连接在DC/DC变换器的一次绕组起退耦作用。该电容为栅极提供8A或15A脉冲电流，电解电容连接在Cs和COM之间，由于栅极的电流主要来自电解电容，所以也应尽量靠近驱动模块安装。电容量最大为250μF。为了防止DC/DC变换器次极的工作电压突升，可在该电容两端并联一个16V的齐纳二极管或一个瞬态抑制器，但此二极管的功耗最小为1.3W。

8）24脚（COM）为公共端，也是DC/DC变换器的次级阻塞电容器的接地端。同时提供滤波电容Cb的参考电位。公共端可以连接到IGBT的E端，稳压二极管的阳极也必须连接此脚。单极性门驱动电路如图4-53所示。

9）30脚（IGND），是接口电子器件FOL接收器的接地端，FOL接收器的布线图如图4-54所示。

10）31脚（+5V）电源输入端，将一个对地IGND为+5V的电压接入31脚，此电源主要供给接口电子器件。如果FOL接收器需要的电流大于30mA，就必须再外接+5V电源。

11）32脚（INPUT）为输入端，FOL接收器的输出信号接入32脚，如图4-54所示。

图4-53 单极性门极驱动（0/+15V）

12）33脚（INV）允许将输入信号反向，这个输入通常连接至IGND，在驱动状态下，输入INV允许FOL接收器与“高”或“低”的输出信号相连接。但此功能特别适用于制动斩波器电路中。

图4-54 光纤接收器布线图

13）34脚（SDOSA）用于工作方式选择，第一种运行模式为正常工作模式，SDOSA是开路，如果出现故障功率管会立即关断，即使仍然有输入信号，故障信号仍通过状态输出SO输出给控制器件。第二种运行模式为若干个IGBT串联连接工模式，这时，SDOSA端接+5V的输入，这样即使发生故障，功率管也不会关断，SO仅输出故障信号给控制器件，同时控制器件必须尽快关断所有的驱动，即使保护电路也触发了，这仍然是唯一的一种保证串联电路对称性的方法。此功能同样可以用于IGBT的并联电路。每个功率管分别由一个驱动器控制，这时同时关断驱动器可使电流分布平衡。此功能也可用于桥式电路中，例如一旦发生故障，保证所有的功率管同时关断。

14）35脚（SO）为驱动器的状态输出端，通过一电阻将用于识别状态的FOL发射极接入此脚，如图4-55所示。电源电压通过23脚（Cs）获得，这里的电压是+15V。输出端SO的状态如下：

① 如果电源电压太低，则输出端SO呈现低阻抗，即FET导通，即没有电流流过FOL的发射极。

② 如果接上电源，没有故障，则输出端SO呈现高阻抗，即电流流过状态识别电路FOL发射极。如果保护电路（欠饱和检测）检测出故障信号，则输出SO在截止时间内导通，同时将故障信号传输给了控制器件。

图4-55 光纤发送器布线图

15）脚36（Cq）与24脚之间连接的电容决定输出端SO接收脉冲的宽度。此宽度可根据不同的应用来设计（视通过FOL接点的速度和时钟频率而定）。采用470μF的电容可产生大约1μs的接收脉冲。如果Cq没接电容，则接收脉冲只能保持30ns。

4.应用电路

采用IGD508E/IGD515E驱动1700V/300AIGBT的实用电路如图4-56所示，采用HP公司的HFBR-1522和HFBR-2522系列器件。34脚（SDOSA）开路，驱动器为正常工作模式，即一旦出现故障，IGBT即关断。33脚（INV）接地，所以信号没有被反向。36脚（Cq）的电容产生大约1μs的识别脉冲，当C_me=56nF、R_ef=75Ω时，响应时间大约是7μs，响应阈值大约是两倍的额定电流。