青铜剑技术新一代I型三电平小功率IGBT驱动核2QD0225T12-Q解析

近年来，随着技术进步和国家政策支持，我国新型储能已逐步在电力辅助服务、用户侧电价管理、新能源消纳以及电网输配电服务等领域得到应用。

为有效降低成本、提升效率，市场对中小功率平台的要求越来越高，电压等级从最高1000V上升到1500V，功率等级从70kW上升到250kW，未来I型三电平将成为主流拓扑。

针对这一需求，青铜剑技术推出了适用于1500V以下的I型三电平系统（NPC/ANPC）自带逻辑时序功能的紧凑型IGBT驱动核2QD0225T12-Q。

2QD0225T12-Q

图1 产品实物照片

2QD0225T12-Q是基于青铜剑技术自主开发的第二代ASIC芯片组设计的双通道紧凑型驱动器，适用于I型三电平小功率应用场合，能满足I型三电平所要求的正常开关逻辑以及故障时序关断逻辑功能。此驱动器体积小、功能全、运用灵活、外围电路简单，适配1200V以下的IGBT模块，搭配底座板可支持多拓扑结构以及多并联方案的运用。

应用领域

储能变流器

光伏逆变器

风电变流器

产品优势

可靠性高：信号采用变压器隔离传输，寿命长，失效率低

体积紧凑：长宽高仅68mm*39mm*13.2mm，利于功率单元结构设计

性价比高：低成本，外围电路简单，适用于两电平、三电平等拓扑结构，运用灵活，更简单更高效

产品特点

双通道IGBT驱动器

单通道驱动功率2W，峰值电流±25A

兼容5V/15V输入逻辑

集成隔离DC/DC电源

集成原边/副边电源欠压保护

集成VCE短路保护

集成正常开关时序

集成故障时序关断

集成软关断

单通道驱动功率高达2W

2QD0225T12-Q基于青铜剑技术新一代ASIC芯片组进行了升级，将单通道功率提升至2W，以满足高开关频率条件下的高门极功率需求。如下图所示，在满功率情况下，温升小于37K。

图2 单通道2W满载运行温升图（环温25℃）

峰值电流高达±25A

驱动核峰值电流提升至25A，满足新一代IGBT模块门极电阻小、高峰值电流的要求。如下图所示，峰值电流可达25A以上。

图3 驱动峰值电流（Rg=0Ω）

自适应的软关断功能

驱动器内部门极闭环控制，软关断波形智能调节，当进入退饱和保护时，门极会按照设定下降曲线进行2us时长的软关断，无需再额外增加和调节软关断电阻，极大的方便了客户端调试过程。测试波形如下图4所示：

图4 驱动自带2us软关断保护功能

I型三电平正常开关逻辑功能

驱动器满足I型三电平开关时序要求，即内管要先于外管开通，而外管先于内管关断（注：延迟时间可调）。如下图5/图6所示：

图5 正常开通时序

图6 正常关断时序

I型三电平故障时序关断功能

驱动核满足I型三电平对故障时序关断逻辑的要求。即当触发内管短路时：外管先于内管进行软关（注：延迟时间可调）。当触发外管短路时：外管会立即进行软关，内管需要等下一个关断脉冲进行硬关，但此时内管承受的尖峰电压风险很低。如下图7/图8所示：

图7 内管触发故障

图8 外管触发故障

体积紧凑，便于功率单元的结构设计

驱动核的长宽高仅68mm*39mm*13.2mm，变压器高度仅有8.0mm，小巧的体积便于客户功率单元部分结构的设计。外形尺寸图如下图9所示：

图9 外形尺寸图

注：1）图示单位为mm；2）图中公差符合ISO 2768-1。

总结

2QD0225T12-Q驱动核实现在小功率平台应用领域的技术突破，从驱动功率、峰值电流、逻辑功能以及体积紧凑度等多方面都进行了优化升级，拓扑结构也从两电平上升到能满足对开关时序逻辑功能有强烈要求的I型三电平应用领域，契合了新市场日新月异的产品需求。