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双路 SCALE 技术 IGBT 和 MOSFET 驱动器 —— 2SD315A 概述 CONCEPT 公司的SCALE 系列驱动器采用专门开发的芯片制造，能安全可靠地驱动 IGBT 和MOSFET SCALE 这个名字是 5个英文词的首字母缩写：Scaleable， Compact， All purpose， Low cost 和 Easy to use它代表了此系列驱动器的 5 大突出优点：通用性好，结构紧凑，能适用各种场合，成本低廉以及易于使用 SCALE 系列驱动器是 1998 年瑞士技术中心大赛的获奖项目，被瑞士 ABB 公司誉为年度最好的电力电子项目 主要特性 · 适用于 1200V 和 1700V 耐压的 IGBT； ·具有短路保护和过电流保护； ·具有极高的可靠性和长使用寿命； ·门极驱动电流高达± 15A； ·电气绝缘高达 4000Vac； ·具有隔离的电气接口； ·具有供电电源监视和器件自检功能； ·开关频率范围从 DC 到大于 100KHz； ·占空比从 0 到 100%； ·能抗很高的 dv/dt，大于 100,000V/µs； ·内置 DC/DC 电源变换器。

应用场合 ·变频器； ·电机驱动； ·电力牵引； ·铁路供电电源； ·逆变器； ·电力工程； ·开关电源； ·放射医学和激光技术； ·DC/DC变换器； ·科研领域； ·射频发生器和转换器 原理框图 图 1 2SD315A 的原理框图 引脚定义 引脚 名称 功能定义 引脚 名称 功能定义 1 VDD 信号接口的电源+15V 44 G1 第 1 路驱动的 G极 2 VDD 信号接口的电源+15V 43 G1 第 1 路驱动的 G极 3 SO1 第 1 路的状态输出信号 42 COM1 第 1 路驱动电路的公共地 4 VL 逻辑电平选择/复位 41 COM1 第 1 路驱动电路的公共地 5 RC1 外接 RC 生成第 1 路死区时间 40 Viso1 第 1 路驱动电路的支撑电容 6 InB 第 1 路驱动信号输入 39 E1 第 1 路驱动的 E极 7 RC2 外接 RC 生成第 2 路死区时间 38 E1 第 1 路驱动的 E极 8 MOD 模式选择输入 37 Rth1 第 1 路保护的参考电阻脚 9 SO2 第 2 路的状态输出信号 36 C1 第 1 路保护的 C极采样脚 10 InA 第 2 路驱动信号输入 35 LS1 第 1 路的状态指示 11 GND 信号接口的电源地 34 空脚 对外无连接 12 GND 信号接口的电源地 33 空脚 对外无连接 13 VDC 内置 DC/DC 变换器输入+15V 32 G2 第 2 路驱动的 G极 14 VDC 内置 DC/DC 变换器输入+15V 31 G2 第 2 路驱动的 G极 15 VDC 内置 DC/DC 变换器输入+15V 30 COM2 第 2 路驱动电路的公共地 16 VDC 内置 DC/DC 变换器输入+15V 29 COM2 第 2 路驱动电路的公共地 17 VDC 内置 DC/DC 变换器输入+15V 28 Viso2 第 2 路驱动电路的支撑电容 18 GND 内置DC/DC变换器输入地 27 E2 第 2 路驱动的 E极 19 GND 内置DC/DC变换器输入地 26 E2 第 2 路驱动的 E极 20 GND 内置DC/DC变换器输入地 25 Rth2 第 2 路保护的参考电阻脚 21 GND 内置DC/DC变换器输入地 24 C2 第 2 路保护的 C极采样脚 22 GND 内置DC/DC变换器输入地 23 LS2 第 2 路的状态指示 器件尺寸 器件的电路板焊接尺寸见第 5 页图2。

图 2 上图为前视图，下图为从元件面看的顶视图 注1： 图2下图画有栅格，栅格间距为1.27mm（50mil） 注2：推荐焊接时焊盘直径为1.6mm 注3：推荐焊接时焊盘直径为1.0mm 器件的安装尺寸见第5页图 3 图 3 上图为侧视图，下图为定位孔尺寸 注1：上图中标示 X的典型值为22mm 注 2：2SD315A 驱动器的两个直径为 3.2mm 的定位孔（见图 3 下半部分） ，可用于机械上的安装固定这在一些抗振要求高的应用场合非常有用，如铁路牵引系统、电动车辆等 器件参数 1.极限参数 参数 测试条件 最小值 最大值 单位 VDC 电源输入 0 16 Vdc VDD 电源输入 0 16 Vdc 逻辑电平输入 到 GND 之间 0 VDD Vdc 门极驱动峰值电流 Gx到 Ex -18 +18 A DC/DC 变换器功率 所有桥臂总和 6 W 输入输出隔离电压 连续（注 8） 1200 Vdc 耐压测试（50KHz/1min） 输入脚和输出脚间 4000 Vac 有效值 工作温度 2SD315AN(注10) 2SD315AI(注10) 0 -40 +70 +85 ℃ ℃ 存储温度 所有型号 -40 +90 ℃ 除非特别说明，所有数据测试条件均为+25℃环境温度及 VDD=VDC=15V 2.电气参数 供电电源 测试条件 最小值 典型值 最大值 单位 VDC 电源输入 到 GND 15 Vdc 电源电流 IDC 空载 30 mA 最大电源电流 IDC （注 2） 470 mA DC/DC 变换器功率 （注 3） 6 W 效率 内置 DC/DC变换器 85 % VDD 电源输入 到 GND 15 Vdc 电源电流 IDD 空载 12 mA 电源电流 IDD 开关频率 25KHz 15 mA 电源监视 测试条件 最小值 典型值 最大值 单位 起动工作电压 （注 4） 11.5 Vdc 电压滞环 （注 4） 0.7 Vdc 逻辑电平输入 测试条件 最小值 典型值 最大值 单位 输入电压 所有输入脚（注 4） 0 VDD Vdc 响应时间 测试条件 最小值 典型值 最大值 单位 输出延迟 开通 tpd(on) 关断tpd(off) 30 350 ns ns 封锁时间 故障发生后 （注14） 1 s 输出 测试条件 最小值 典型值 最大值 单位 输出电流 IG Gx到 Ex(注6) -15 +15 A 上升时间 tr(out) Gx到 Ex(注6) 100/160 ns 下降时间 tr(out) Gx到 Ex(注6) 80/130 ns Sox 输出电流 1.5 Sox 输出电压 VDD V LSx 输出电流 5 mA Vce 监测 测试条件 最小值 典型值 最大值 单位 Cx 输入 到 Ex 0 VDD Vdc 电气绝缘 测试条件 最小值 典型值 最大值 单位 输入输出隔离电压 连续（注 8） 1200 Vdc 耐压（ 50Hz/1min） 输入脚和输出脚间 4000 Vac 有效值局部放电 IEC270(注 11) >1700 Vac 峰值 输入输出爬电距离 20 mm 输出间爬电距离 12.7/20 mm最大 dv/dt △ V=1000V(注 9) 100 KV/us 工作条件 测试条件 最小值 典型值 最大值 单位 工作温度 2SD315AI(注 10) 2SD315AI(注 10) 0 -40 +70 +85 ℃ ℃ 储存温度 所有型号 -40 +90 ℃ 除非特别说明，所有数据测试条件均为 +25 ℃环境温度及VDD=VDC=15V 注 1： 输入有一个齐纳二极管作为过压保护，超过 16V 时齐纳二极管保护，过压保护时会使器件温度升高 ，应限制在温度允许范围内。

注 2：超过给定的值会使 DC/DC 变换器过载，需注意 DC/DC 变换器并没有过载保护 注 3：这是一个推荐值，请参阅输出“功率和发热”章节 注 4： 欠压监视是为了保护功率半导体器件这个电压值指每路输出的驱动电压值，可近似认为是 VDC 到 GND 的值 注 5：输入电平决不能超过电源电压（ GND 到 VDD 之间） ，否则集成电路 LDI001 会发生闩锁效应在用长线连接时容易发生，需特别注意 注 6：门极驱动电流必须通过串接门极驱动电阻加以限制 注 7：负载为 39nF 电容和 5.6Ω电阻串联 /负载为 250nF 电容和 1.8Ω电阻串联 注8：所有输入脚和所有输出脚之间加的最大的连续或重复直流电压值（交流电压时为峰值） 可提供一些经测试筛选过的具有更高局部放电电压的产品（见注11） 注9：这条件保证器件在一些高中电压和高开关频率的应用场合能进行可靠驱动 注10：必须考虑在负载大时器件的发热 注 11：标准产品中无此项测 试内容，可提供经测试筛选过的产品用于一些更高电压要求的场合 （如铁路上的应用） 注12：加入50Hz,4000V交流有效值的测试电压测试仅进行一次并维持一分钟。

严格来讲，这是一种过时的测试方法，它会使器件绝缘层破坏因此，CONCEPT公司不用此法进行连续测试在需要进行重复绝缘测试时，每次测试电压都是递减的 ：每次减 400V现代先进的局部放电检测方法更适合此类测试，因为它是无损的 注 13：1988 年第一代产品的输出驱动的相邻通道间的爬电距离是12.7mm,输入和输出间的爬电距离是 20mm新的产品相邻通道间的爬电距离是 20mm,但新产品引脚安装等是完全兼容的 注 14： 故障后驱动脉冲封锁时间是 1 秒钟若需要，也可提供具有不同封锁时间的产品 应用提示 重要信息 本数据手册是针对特定型号产品的对应于整个系列的 SCALE驱动器的数据手册可参考文档 “ Description and Application Manual for SCALE Drivers” ,这个文档还包含关于 SCALE 驱动器的其他重要应用提示以及详细的引脚功能描述 应用场合 SCALE 驱动器 2SD315AI 是双路的，能驱动两个 IGBT 或者MOSFET 2SD315A 具有紧凑的外型尺寸和简单的外部电气接口，驱动输出电流和功率大以及良好的电气隔离因此，这种驱动器可应用于各种场合，特别适用并联电路，大功率模块以及电压高达 1700V的模块等。

当一个驱动器驱动上下两个桥臂时，可直接生成所需的上下桥臂死区时间 输出功率和发热 驱动器设计的输出功率是 6W，每路输出 3W一般足以驱动1200A/1200V 的 IGBT(开关频率 6.25KHZ)当驱动器输出 6W 时，输入驱动器的功率将为 7W驱动器本身损耗为 1W因为驱动器可能应用于不同的场合， 所以驱动器的温升及输出最大功率没有给出推荐值在用于很高环境温度时，建议对整个系统的热设计进行校对 要精确计算驱动器输出功率，可参考 CONCEPT 公司应用笔记AN-9701”IGBT drivers correctly calculated” C 极采样和 Rth 值选择 2SD315A有 C极采样电路来进行功率半导体器件的短路和过流保护，原理图见图 4其基本工作模式可参考小册子“ Description and Application Manual for Scale Drivers” SCALE 驱动器没有用静态的电压基准来比较 C 极电压， 而是采用如图 5 示的曲线这样就更精确体现 IGBT 开通特性 为了使 2SD315A 能尽可能地通用，调节响应时间的电容 Ca 和衰减电阻 Rm 没有集成在驱动器内部，而是外接，如图 4 所示。

Rm 推荐采用标准的 180Ω电阻，而 Ca 要根据不同场合进行匹配， Ca 的地要连到 COMx 引脚 图 4 C 极采样电路原。