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Der 2SC0650P SCALE-2 Dual-Treiber-Core kombiniert hohe Leistungsdichte mit breiter Anwendbarkeit. Der Treiber ist sowohl für Hochleistungs- als auch für Hochfrequenzanwendungen konzipiert, die maximale Zuverlässigkeit erfordern. Er ist für IGBTs mit Sperrspannungen bis zu 1700 V geeignet und verfügt auch über einen dedizierten MOSFET-Modus. Eine eingebettete Parallelisierungsfunktion ermöglicht ein einfaches Wechselrichterdesign bei höheren Leistungen. Multi-Level-Topologien werden ebenfalls unterstützt.
Vorteile der Technologie
Die patentierte Planar-Transformator-Technologie von Power Integrations gewährleistet eine effiziente Hochspannungsisolation und langfristige Zuverlässigkeit und ermöglicht deutliche Verbesserungen bei Kompaktheit, Störfestigkeit und Leistung. Die exzellente EMV-Performance mit einer dv/dt-Stärke von mehr als 100 V/ns ermöglicht einen sicheren und zuverlässigen Betrieb selbst in den härtesten Industrieanwendungen. Der 2SC0650P hat ein Profil von nur 6,5 mm und eine Grundfläche von 57 x 62 mm. Der hochintegrierte SCALE-2 Chipsatz reduziert die Anzahl der Bauteile um bis zu 85% im Vergleich zu konventionellen Lösungen, was die Zuverlässigkeit deutlich erhöht und die Kosten reduziert. Die SCALE-2-Technologie ermöglicht es dem Treiberkern außerdem, mit Schaltfrequenzen von bis zu 150 kHz zu arbeiten - und das bei klassenbester Effizienz. Der 2SC0650P vereint einen kompletten zweikanaligen Treiber-Core mit allen für die Ansteuerung erforderlichen Komponenten, wie isoliertem DC/DC-Wandler, Kurzschlussschutz, Advanced Active Clamping sowie Versorgungsspannungsüberwachung. Jeder der beiden Ausgangskanäle ist galvanisch von der Primärseite und dem anderen Sekundärkanal getrennt.
IGBT-Betrieb
Pro Kanal steht ein Ausgangsstrom von 50 A und 6 W Antriebsleistung zur Verfügung. Damit ist der 2SC0650P ein geeigneter Treiber sowohl für High-Power-Module als auch für parallel geschaltete IGBT-Module. Im dedizierten IGBT-Modus bietet der Treiber einen Gate-Spannungshub von +15 V / - 10V. Die Einschaltspannung wird so geregelt, dass unabhängig von der Ausgangsleistung eine stabile Spannung von 15 V erhalten bleibt. Hervorragende EMV mit einem dv/dt von mehr als 100 V/ns ermöglicht einen zuverlässigen Betrieb auch in den rauesten Umgebungen der Industrie. Der 2SC0650P ist für Hochleistungs-IGBTs mit Sperrspannungen bis zu 1700 V geeignet.
MOSFET-Modus
Im 2SC0650P ist ein spezieller MOSFET-Modus implementiert. Er erlaubt einen beliebigen Gate-Spannungshub von +10 V...+20 V / 0 V, um die Schaltgeschwindigkeit des Treibers von 150 kHz optimal auszunutzen. Mit seiner hohen Ausgangsleistung, der sehr kurzen Verzögerung und dem extrem kleinen Jitter wurde der Treiber-Core 2SC0650P speziell für hohe Leistungen und ultraschnelles Schalten entwickelt und schöpft die Möglichkeiten moderner MOS-Leistungsbauelemente voll aus.
Vorteile bei schnell schaltenden Anwendungen
Schnelles Schalten erfordert nicht nur eine hohe Ansteuerungsleistung und maximale Frequenz, sondern hängt auch von einer engen Kontrolle über entscheidende Parameter wie die Verzögerungszeit des Treibers und den damit verbundenen Jitter ab. Ein schneller Treiber mit einer kurzen Verzögerung bringt eine deutlich geringere Phasenverzögerung in den Regelkreis des Stromversorgungssystems ein. Dies ist von großer Bedeutung für die Stabilität des Regelkreises, da so die Vorteile des schnellen Schaltens voll ausgeschöpft werden können. Der 2SC0650P teilt die Leistungsdaten des SCALE-2 für schnelle Signalübertragung mit einer Verzögerungszeit von weniger als 80ns und einem extrem niedrigen Jitter von weniger als ±2 ns. Es ist diese Kombination aus hoher Ausgangsleistung und stabiler Präzision, die den 2SC0650P zu einer geeigneten Wahl für hoch optimierte Systeme macht, bei denen eine enge Kontrolle über die Timing-Spannen zwingend erforderlich ist.
Ansteuerung parallel geschalteter IGBTs
Der Treiber ermöglicht die direkte Parallelschaltung einer beliebigen Anzahl von IGBT-Modulen mit individuellen Treibern. Dieses neue, bahnbrechende Konzept macht es erstmals möglich, eine Umrichterserie sowohl mit diskreten Modulen als auch mit parallel geschalteten IGBTs ohne nennenswerten zusätzlichen Entwicklungsaufwand aufzubauen.
Power Integrations bietet hochintegrierte IGBT-Treiber. Basierend auf jahrzehntelanger Erfahrung wurden für die Treiber- und Überwachungsfunktionen ASICs entwickelt, die zusammen mit den induktiven Übertragern das Kernstück der Treiber bilden. Umfangreicher Applikationssupport beim Design wird angeboten.
Hochintegrierte Treiberbausteine: günstiger als diskrete Eigenentwicklung
MOSFETs und IGBTs sind im Gegensatz zu bipolaren Leistungshalbleitern angenehm mit wenig Leistung zu steuern. Doch müssen hohe Gate-Kapazitäten umgeladen und bei gestockten IGBTs für HGÜ (Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung) auch große Potentialdifferenzen überbrückt werden. Hinzu kommen Schutzfunktionen für die Leistungshalbleiter und eine negative Vorspannung zu sperrender IGBTs, damit diese nicht infolge von Transienten in Brückenschaltungen durchschalten und ausfallen können.
Angesichts der hohen Spannungen ist hier einiges Know-How erforderlich. So sind spezielle Vorschriften zu Isolationsabständen, Luft- und Kriechstrecken und der Teilentladungsfestigkeit einzuhalten und diese auch mit teuren Messgeräten zu überprüfen. Ebenso ist die Degradation des Platinensubstrats und die Migration von Metallionen in diesem zu berücksichtigen, die andernfalls zu vorzeitigen Kurzschlüssen und Totalausfällen führen kann.
Statt aufwendige eigene Entwicklungen zu starten, ist es hier sinnvoll, erprobte, sichere unter Verwendung eigens entwickelter, monolithisch hochintegrierter Halbleiterbausteine sowie eigener Planar-Übertrager designte Treibermodule zu verwenden, wie sie Power Integrations unter der Bezeichnung SCALE (steht für Scaleable, Compact, All-purpose, Low-cost and Easy-to-use) anbietet. Power Integrations, zuvor CONCEPT, entwickelt seit über 30 Jahren IGBT-Treiberlösungen und verfügt deshalb über unerreichte Erfahrung mit dieser Thematik.
Die SCALE-Bausteine werden mit Standard-Logikpegeln von 3,3 bis 15 V angesteuert und sind im IGBT-Bereich sehr wirtschaftlich: Sie sind günstiger und zuverlässiger als konventionelle, diskrete Schaltungsdesigns, insbesondere, wenn es um die Ansteuerung von Hochvolt-IGBTs geht. Damit bietet HY-LINE Power Components Ihnen alles rund um Wechselrichter und Hochleistungs-DC/DC-Wandler aus einer Hand.
Es gibt von Power Integrations einerseits allgemeine Module, die SCALE Driver Cores, und andererseits auf bestimmte IGBT-Module angepasste Bausteine, die SCALE Plug-and-Play Driver. Hinzu kommen die monolithisch integrierten SCALE iDriver-Chips.