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使用SCALE-2門極驅(qū)動(dòng)器的注意事項(xiàng)

簡(jiǎn)介和概述

本應(yīng)用指南著重介紹在使用SCALE™-2驅(qū)動(dòng)核和即插即用驅(qū)動(dòng)器時(shí)必須考慮的重要事項(xiàng)。本指南是對(duì)應(yīng)用指南AN-1101 /1/的補(bǔ)充。

圖1 SCALE-2門極驅(qū)動(dòng)器

高速的SCALE-2技術(shù)

SCALE-2已發(fā)展成為一項(xiàng)快速、精確和可靠的技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)高開關(guān)頻率和低抖動(dòng)以及其他功能。

然而，如果不采取一些基本的措施，這些先進(jìn)的性能在有些應(yīng)用中會(huì)存在缺點(diǎn)。如果過(guò)強(qiáng)的磁場(chǎng)注入原方電纜或變壓器接口，可能會(huì)導(dǎo)致IGBT/MOSFET開關(guān)動(dòng)作紊亂，因?yàn)轵?qū)動(dòng)器會(huì)對(duì)這些噪聲信號(hào)做出快速響應(yīng)。

因此，必須采取一定的措施來(lái)避免此類問(wèn)題：

 必須嚴(yán)格檢查驅(qū)動(dòng)器輸入信號(hào)的完整性。這些信號(hào)不得含有高噪聲或強(qiáng)振蕩。如果要求低抖動(dòng)，則信號(hào)邊緣必須很陡峭（詳細(xì)信息，請(qǐng)參閱相應(yīng)的產(chǎn)品數(shù)據(jù)手冊(cè)/3/）。

 驅(qū)動(dòng)器原方的電纜所處的位置必須遠(yuǎn)離強(qiáng)磁場(chǎng)。另請(qǐng)參閱“電纜在驅(qū)動(dòng)核或即插即用驅(qū)動(dòng)器中的應(yīng)用”一節(jié)，以了解推薦的電纜類型。

 必須正確選擇驅(qū)動(dòng)器（特別是驅(qū)動(dòng)核）的安裝位置。必須避免強(qiáng)磁場(chǎng)接近各種產(chǎn)品。請(qǐng)參閱應(yīng)用指南AN-1101 /1/中的“驅(qū)動(dòng)器安裝在17mm IGBT模塊的上方或靠近強(qiáng)磁場(chǎng)”一節(jié)，以了解詳細(xì)信息。

 光纖接口必須遠(yuǎn)離污染物，并正確與各自的光纖線纜連接。否則，弱光信號(hào)或自然光可能會(huì)導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)器誤動(dòng)作。如果采用光纖輸入的驅(qū)動(dòng)器通道已通電，但并未使用，則其光纖接收器必須正確關(guān)閉（比如用塞子將其堵�。员苊庥勺匀还馑鶎�(dǎo)致的IGBT/MOSFET錯(cuò)誤的開關(guān)。

電纜在驅(qū)動(dòng)核或即插即用驅(qū)動(dòng)器中的應(yīng)用

在許多應(yīng)用中，驅(qū)動(dòng)核或即插即用驅(qū)動(dòng)器的原方都通過(guò)電纜連接至主控制器。配有電氣接口的SCALE-2門極驅(qū)動(dòng)器通常輸入閾值電壓較低（開通2.6V，關(guān)斷1.3V，請(qǐng)參閱對(duì)應(yīng)的產(chǎn)品數(shù)據(jù)冊(cè)/3/），以便于使用5V或者甚至3.3V邏輯電路。而且，輸入電路通常不會(huì)配置窄脈沖抑制電路，目的是為了實(shí)現(xiàn)高開關(guān)頻率和低抖動(dòng)。

通常建議將電纜放置在遠(yuǎn)離強(qiáng)磁場(chǎng)的位置，以限制磁場(chǎng)的影響。

此外，根據(jù)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，門極驅(qū)動(dòng)器可能會(huì)發(fā)生誤動(dòng)作，并可能導(dǎo)致IGBT和/或驅(qū)動(dòng)器損壞。推薦的電纜與任何容易進(jìn)行高壓或大電流開關(guān)的導(dǎo)體之間的最小距離通常為2cm。可以根據(jù)實(shí)際磁場(chǎng)強(qiáng)度適當(dāng)加大此距離。

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(lái)增強(qiáng)驅(qū)動(dòng)器電纜對(duì)磁場(chǎng)的抗擾能力。圖3中預(yù)裝了金屬屏蔽層的電纜（如3M™的1785系列產(chǎn)品）是可以購(gòu)買到的。

圖3 帶有金屬屏蔽層的雙絞的平板電纜

但請(qǐng)注意，對(duì)圖3所示的額外屏蔽措施通常不是必需的。此外，如果使用門極驅(qū)動(dòng)核且需要使用長(zhǎng)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(qū)動(dòng)器的前面。請(qǐng)參閱應(yīng)用指南AN-1101 /1/中的“提升輸入信號(hào)INA和INB的抗噪聲性能（2SC0635T除外）”一節(jié)和“輸入信號(hào)INA和INB的窄脈沖抑制”一節(jié)。

有源鉗位行為

大部分SCALE-2即插即用驅(qū)動(dòng)器都采用CONCEPT的高級(jí)有源鉗位設(shè)計(jì)，用以限制IGBT關(guān)斷時(shí)的過(guò)電壓。高級(jí)有源鉗位也可以與大多數(shù)的SCALE-2門極驅(qū)動(dòng)核配合使用。

高級(jí)有源鉗位是一種限制IGBT關(guān)斷過(guò)壓的高效的方法/4/。但是，必須對(duì)高級(jí)有源鉗位行為加以限制，以防對(duì)相關(guān)的元件（如瞬態(tài)電壓抑制二極管(TVS)或驅(qū)動(dòng)器副方ASIC）造成過(guò)載。因此，必須考慮下面的要點(diǎn)：

 直流母線電壓絕不能超過(guò)被允許的最高值。對(duì)于即插即用驅(qū)動(dòng)器，該值在驅(qū)動(dòng)器數(shù)據(jù)手冊(cè)/3/中的絕對(duì)最大額定值中給出。對(duì)于門極驅(qū)動(dòng)核，必須遵循以下規(guī)則：當(dāng)使用擊穿電壓精度為±5%的TVS時(shí)，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。對(duì)于環(huán)境溫度介于-40°C和85°C之間的設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，注意這些事項(xiàng)通常已經(jīng)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(shù)，如直流母線電壓、集電極電流、直流母線雜散電感、TVS參數(shù)的選取和制造商品牌、IGBT和TVS的結(jié)溫。必須將有源鉗位行為限制在一個(gè)合理的水平，特別是在其重復(fù)動(dòng)作的情況下。過(guò)度頻繁的動(dòng)作會(huì)造成TVS和/或其他驅(qū)動(dòng)器元件熱過(guò)載。此外，還可能導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)器副邊欠壓保護(hù)，因?yàn)轵?qū)動(dòng)器副邊的Vee穩(wěn)壓器可能會(huì)發(fā)生過(guò)載。另請(qǐng)參閱AN-1101 /1/中的“VEx端的特性”一節(jié)。

 不得對(duì)驅(qū)動(dòng)器的有源鉗位管腳ACLx施加恒定的直流電壓，比如在進(jìn)行功能測(cè)試時(shí)。否則，所產(chǎn)生的高功耗可能導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)器損壞。

IGBT門極驅(qū)動(dòng)器的防靜電(ESD)處理

CONCEPT SCALE-2門極驅(qū)動(dòng)器基于高度集成的CMOS技術(shù)設(shè)計(jì)而成。它們僅提供有限的防靜電保護(hù)。因此，執(zhí)行適當(dāng)?shù)姆漓o電處理是強(qiáng)制性要求，以便確保產(chǎn)品能夠正常工作并獲得高可靠性。請(qǐng)參閱AN-0902 /2/。

二極管的應(yīng)用

驅(qū)動(dòng)器的應(yīng)用電路（特別是門極驅(qū)動(dòng)核）中包含多種二極管。所要求的二極管類型已在應(yīng)用手冊(cè)或應(yīng)用指南中作出明確規(guī)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），因?yàn)檫@可能會(huì)導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)器工作異常。

三防漆

大部分CONCEPT SCALE-2門極驅(qū)動(dòng)器均依據(jù)污染等級(jí)2 (PD2)、過(guò)壓類別II (OVII)和2000米最大工作高度而設(shè)計(jì)（另請(qǐng)參閱AN-1101 /1/）。這些門極驅(qū)動(dòng)器都不要求使用三防漆，用以滿足絕緣標(biāo)準(zhǔn)的要求。

如果實(shí)際應(yīng)用中（例如，在受污染的環(huán)境中工作）要求采用三防漆，則需要遵循以下要點(diǎn)：

 在進(jìn)行涂漆工藝之前，必須正確清潔門極驅(qū)動(dòng)板。清潔的程度取決于所選的三防漆材料和預(yù)期的應(yīng)用條件。

 在清潔完成后，必須清除門極驅(qū)動(dòng)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(shí)間慢慢通過(guò)漆層擴(kuò)散的特性。這種水汽可能會(huì)在驅(qū)動(dòng)板和漆膜之間累積，最終在門極驅(qū)動(dòng)器內(nèi)形成一個(gè)導(dǎo)電通路，從而引起故障甚至損壞驅(qū)動(dòng)器。

 CONCEPT不對(duì)經(jīng)過(guò)三防漆工藝處理后和/或在三防漆工藝處理過(guò)程中所導(dǎo)致的門極驅(qū)動(dòng)器故障承擔(dān)任何責(zé)任或擔(dān)保。最終用戶應(yīng)負(fù)責(zé)確保三防漆材料的適用性以及漆層在環(huán)境條件方面的長(zhǎng)期有效性。

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