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高压大功率IGBT驱动模块
TPH836-X使用手册
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TPH836-X高压大功率IGBT驱动模块使用手册（V2.0）
TPH836-X系列大功率IGBT驱动模块是特别为高压大功率IGBT设计的更为可靠和安全的智能驱动模块。本产品已获得国家专利授权。
TPH836-17专为600V至1700V的IGBT驱动设计，TPH836-33专为3300V和4000V的IGBT驱动设计，TPH836-65专为6500V高压IGBT驱动设计，支持IGBT串并联工作模式。TPH836-X具有驱动功率大(8W/±36A)、绝缘电压高、设计精巧、功能齐全，使用方便等特点。
1．主要特点、技术指标和运用 1）主要特点： * 带短路、过流以及欠压保护 * 特别可靠和耐用 * 高电气隔离 * 开关频率从0～50KHZ，占空比：0～100% * 抗干扰强，dv/dt>100,000V/us * 内部集成DC/DC电源 2）技术指标 适用IGBT阻断电压： TPH836-33: ≤4000V； TPH836-65: ≤6500V； 额定输入电压：15V（±0.5V）； 最大驱动电流：±36A； 内置DC/DC功率：8W； 额定驱动电压：+15V/-7.5V； 操作温度范围： TPH836-XI：-40℃～+85℃ TPH836-XM：-40℃～+105℃
3）应用 *高压变频器*电机驱动*铁路供电系统*功率变换器*动力工程 *雷达和激光技术* *RF射频发生器和变换器 2.TPH836-X 外形尺寸及引脚排列
TPH836-X 顶部视图
TPH836-X外形尺寸及引脚分布图
引脚 功 能 引脚 功 能 1 GND 低压端电源地 2 GND 低压端电源地 3 GND 低压端电源地 4 GND 低压端电源地 5 NC 6 NC 7 NC 8 NC 9 GND 低压端电源地 10 VDC 低压端15V供电 11 NC 12 NC 13 NC 14 NC 15 NC 16 NC 17 NC 18 NC
36 Cq 确认脉冲电容 35 SO 故障输出 34 SDOSA 串联模式选择 33 INV 输入取反 32 INPUT 信号输入 31 +5V 5V输出 30 IGND 信号地 29 NC 28 NC 27 NC 26 ACT 有源嵌位输入 25 Gon G极输出高 24 COM 公共端 23 VCCH 15V 22 Goff G极输出低 21 REF 过流门限设定 20 Cb 封闭时间设定电容 19 ME VCE监测
3．应用举例 以下是TPH836-X的两种典型应用电路。电路1运用于驱动3300V的IGBT模块。电路2运用于驱动6500V的IGBT模块。
TPH836-33典型应用电路1
TPH836-65典型应用电路2
4．TPH836-X系列大功率IGBT驱动模块概述 * 工作更可靠 （门极驱动采用双极性电源+15V/-7.5V，适合于任何厂家的IGBT。门极采用负极性电压，提高了接口的抗扰能力，另外可同时驱动多只并联的IGBT。） * 真正的电气隔离。（内部DC/DC器采用了高压隔离变压器技术绝缘特性好。）
5． 工作原理： 5．1 结构： TPH836-X大功率IGBT驱动模块主要由内部DC/DC变换电路、逻辑处理电路、功率驱动以及检测电路等。 集成DC/DC:所有标准的TPH836-X系列大功率IGBT驱动模块都包括一个DC/DC转换器，为各个驱动通道提供工作电压。因此驱动器只需要一个稳定的15V直流电压。TPH836-X内部DC/DC的驱动功率为9W。 TPH836-X内部电路结构如下图所示：
TPH836-X结构示意图 5．2 保护特性： TPH836-X驱动器有VCE监测电路，一旦检测出VCE超过设定门限或是驱动电压欠压故障，模块立即产生关断信号，关闭功率管，不再接收驱动信号，SO输出低电平。故障保护期间，驱动器不再接受任何驱动信号，直到“封锁”时间过去后重新启动，故障封锁时间由Cb设定。
5．3．工作方式 TPH836-X有串联工作模式可供选择。SDOSA为串联模式选择端，正常时悬空，当IGBT出现过流时立即关断，同时将状态传给SO；当SDOSA接+5V 时，为IGBT串接模式。当IGBT过流时，不关断IGBT，只是将状态传给SO，再由光纤传给系统的控制部分．由系统统一关断所有的IGBT。 5．4 管脚说明 5．4．1 低压侧管脚： 脚GND：低压端电源地； 脚VDC：低压端+15V电源 建议在VDC和地间接220uF/25V滤波电容。 5．4．2高压侧 脚ME：IGBT模块C极电压监测端 此脚用来测量的功率管开通时的电压降，以保证短路和过载时的保护电路正常工作。请注意不要直接接入功率管的漏极和源极，为了防止在功率器件关断时测量端接受到高的漏极或集电极电压，应接入几只高阻二极管。 驱动器中的上拉电阻保证在功率管开通时有电流流过测量二极管(Dme)，分压电阻(Rme)和功率管。在测量端就可测出晶体管开通时的正向压降，二极管压降分压电阻上的电压降。Rme减小了Dme上反方向的锋值电流，Rme应为220R欧姆。请注意功率管不会立即开通，完全接入上拉电阻和一个外接电容，所以功率管开通后，要延迟一会才能测量。
脚Cb：故障封闭时间电容 通过对COM端外接电容设定故障后的封闭时间。Cb的计算公式如下：
脚REF：过流保护门限设置 通过对COM端外接稳压二极管，设定IGBT的过流保护门限。 脚Goff： G极关断引脚 脚Cs：15V输出端 可为故障反馈光纤供电，建议在Cs和COM端间接220uF/25V 滤波电容。 脚Gon：G极开通引脚 在门极和发射极之间反接齐耐二极管(18V)，以防止产生寄生电压，超过了额定的门极电压而损坏IGBT。引脚G同IGBT的G极和E极连接，连线尽量短。连接IGBT的G极、E射极，C极的引线应采用绞合线。 脚ACT：有源嵌位引脚 该引脚为驱动模块有源嵌位信号的输入端，当该引脚为高时，驱动将强行打开IGBT。
脚IGND：信号端电源地 脚+5V：信号端5V电源 建议在+5V和IGND间接100uF滤波电容。 脚INPUT：信号输入 建议通过光纤接收信号。 脚INV：输入信号取反 通过该引脚控制INPUT信号翻转。接低电平时，INPUT引脚低 电平有效。接高电平时，INPUT引脚高电平有效。 工作时序： TPH836-X高压驱动模块的工作时序如下图所示，图中绿色为输入信号（信号输入光纤被点亮时为高电平），红色为IGBT门极电压（正电平时IGBT导通），蓝色为故障光纤输出（低电平对应故障光纤点亮，高电平对应故障光纤熄灭）。
TPH836-X工作时序
脚SDOSA ：串联模式选择 正常时悬空，当IGBT出现过流时立即关断．同时将状态传给SO；当SDOSA接+5V 时，为IGBT串接模式。当IGBT过流时，IGBT不关断，只是将故障状态传给SO，再由光纤传给系统的控制部分，由控制器统一关断所有的IGBT。此功能同样可以用于MOSFET或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，保证所有的功率同时关断。 脚SO：故障输出端 SO引脚为驱动模块的故障输出端。没有故障，则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SO在截止时间内直通。 此输出也可识别每个驱动信号的脉冲沿。该信号是一个短的脉冲信号，脉冲的宽度由36脚（CQ）接一个电容确定。识别功能可使控制电路同时检测SO输出状态（例如驱动线和状态识别）和驱动器的工作情况。如果故障反馈光纤脱落、接触不良或是传输二极管质量差发光不够，都会导致以下危险情况发生：接收器产生一个频率是兆周级的高频噪音信号，会在几微秒的时间内烧坏功率管，还有可能损坏驱动器。在每个输入脉冲的边没上，SO输出端出现一个识别脉冲。因此故障状态即可通过一个逻辑电路检测出来，从而关闭系统。 TPH836-X高压驱动板故障时序如下图所示，图中绿色为输入信号（信号输入光纤被点亮时为高电平），红色为IGBT门极电压（正电平时IGBT导通），蓝色为故障光纤输出（低电平对应故障光纤点亮，高电平对应故障光纤熄灭，blocking time为故障保持时间）。
TPH836-X故障时序 脚Cq：确认脉冲电容 模块每成功收到一个脉冲都会通过SO回复一个脉冲信号，脉冲信号的宽度则由Cq端对COM端外接电容设定。 5.5 使用注意事项 (1) 10脚VDC与9脚GND之间的电容量不能比23脚VCCH端与24脚COM端之间的电容容量小,并且该电容容量要小于250μF。 (2) IGD驱动器同功率管之间连线应该尽量短,不能超过10cm。连接每个功率管栅极、发射极,测量脚(漏极,集电极)的引线应采用绞合线。 (3)尽量减小电路的寄生电感。在我们设计的调制器中,将驱动电路和均压电路设计成印制板,直接安装在IGBT的管脚上,这样可减小由于分布电感引起的反电势过大现象。 (4)光纤发射端的限流电阻取值要合适,如果限流电阻偏大,光纤发射电流不够,次级有毛草,影响模块的输出脉冲。 6． 驱动功率的计算： 通过数据手册找到栅极输入电容（Cin），则需要的驱动IGBT总功率可由下列简单公式计算 P=π*f*Cin*△V2 或者P=π*f*Q* △V 门极电荷 Q=∫idt=C*△V
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