IGBT Technology
Intelligente IGBT- und MOSFET-Gate-Treiber
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 der Schweizer Hersteller CONCEPT unter der Bezeichnung SCALE anbietet.
Die SCALE-Bausteine werden mit Standard-Logikpegeln von 3,3 bis 15 V angesteuert und sind im Hochvolt-IGBT-Bereich sehr wirtschaftlich: Sie sind weit günstiger und zuverlässiger als konventionelle, diskrete Schaltungsdesigns. Damit bietet HY-LINE Power Components Ihnen alles rund um Wechselrichter und Hochleistungs-DC/DC-Wandler aus einer Hand.
Es gibt von CONCEPT einerseits allgemeine Module, die Scale Power Cores, und andererseits auf bestimmte IGBT-Module angepasste Bausteine, die SCALE Plug-and-Play Driver.
CONCEPT SCALE Power Cores
Die CONCEPT SCALE Power Cores enthalten in Single-, Dual- und Sixpack-Ausführung alle Standard-Funktionen eines IGBT- oder MOSFET-Treibers wie galvanische Trennung, DC/DC-Wandler für die Versorgung und Schutzschaltungen für die Leistungshalbleiter.
Sie arbeiten mit Sperrspannungen des IGBT/MOSFET von 600 V bis 3,3 kV und Treiberleistungen von 1 bis 20 W pro Kanal sowie bis zu 500 kHz Schaltfrequenz.
Concept Scale Power Core 2SC0435T
Zweite Generation der Core-Treiber (SCALE 2)
Die neuen SCALE-2 Treiberkerne verwenden noch hochintegriertere Halbleiter als die CONCEPT Driver Cores der ersten Generation, was Platzbedarf und Kosten weiter senkt und die Zuverlässigkeit steigert.
Die Treiberkerne sind für Leiterplattenmontage ausgelegt und müssen je nach verwendetem IGBT-Modul auf dieses angepasst werden.
Concept Scale-2 Power Core 1SC2060P
SCALE-2 Driver Cores der 2. Generation für IGBTs von 600 bis 1700 V
Gatestrom Kanäle Leistung/Kanal Transformator Treiber-Typ
+/- 8 A 2 1,1 W Toroid 2SC0108T
+/- 35 A 2 4 W Toroid 2SC0435T
+/- 50 A 2 6 W Planar 2SC0650P
+/- 60 A 1 20 W Planar 1SC2060P
CONCEPT SCALE Plug-and-Play Driver
Die Concept Scale Plug & Play Driver sind speziell auf IGBT-Module namhafter Hersteller in den Gehäusetypen Econodual, Econopack, Primepack und IHM/IHV 130 im Spannungsbereich von 1,2 bis 6,5 kV zugeschnitten.
Sie enthalten bereits Kurzschlussschutz, Spannungsbegrenzung, Überwachung der Stromversorgung und ähnliche Komfortfunktionen und müssen nur auf das zugehörige IGBT-Modul geschraubt werden. Ab 4,5 kV wird der DC/DC-Wandler räumlich getrennt montiert, was eine hohe Spannungsfestigkeit sichert.
Concept Scale Plug-and-Play Driver 1SD210F2
Zweite Generation der Plug & Play-Treiber (SCALE 2)
Die neuen SCALE-2 Treiberkerne verwenden noch hochintegriertere Halbleiter als die CONCEPT Plug & Play-Treiber der ersten Generation, was Platzbedarf und Kosten weiter senkt und die Zuverlässigkeit steigert.
Es handelt sich um komplette, zuverlässige und extrem kompakte IGBT-Treiber, die bereits galvanisch getrennte DC/DC-Wandler, Kurzschlussschutz, Advanced Active Clamping und eine Überwachung der Versorgungsspannung enthalten. Die Gate-Widerstände können nach Bedarf angepasst und alle Module können direkt ohne weitere Anpassschaltungen parallelgeschaltet werden, was es einfach macht, die Leistung in einem bestehenden Konzept zu erhöhen.
Parallelschaltung im Master-Slave-Betrieb bei 6,5-kV-Modulen
SCALE-2 Plug & Play-Treiber der 2. Generation für 600 V-IGBTs
IGBT Ic IGBT Gehäuse Kanäle Level Interface Treiber-Plattform
450 A Econo-Dual 2 2+M DIC20 2SP0115T
600 A Econo-Dual 2 2+M DIC20 2SP0115T
SCALE-2 Plug & Play-Treiber der 2. Generation für 1200 V-IGBTs
IGBT Ic IGBT Gehäuse Kanäle Level Interface Treiber-Plattform
150 A EconoDUAL 2 2+M DIC20 2SP0115T
225 A EconoDUAL 2 2+M DIC20 2SP0115T
300 A EconoDUAL 2 2+M DIC20 2SP0115T
450 A EconoDUAL 2 2+M DIC20 2SP0115T
600 A EconoDUAL 2 2+M DIC20 2SP0115T
600 A PrimePACK 2 2+M DIC20 2SP0320T
600 A PrimePACK 2 2+M Fiber 2SP0320V/S
900 A PrimePACK 2 2+M DIC20 2SP0320T
900 A PrimePACK 2 2+M Fiber 2SP0320V/S
1400 A PrimePACK 2 2+M DIC20 2SP0320T
1400 A PrimePACK 2 2+M Fiber 2SP0320V/S
SCALE-2 Plug & Play-Treiber der 2. Generation für 1700 V-IGBTs
IGBT Ic IGBT Gehäuse Kanäle Level Interface Treiber-Plattform
150 A EconoDUAL 2 2+M DIC20 2SP0115T
225 A EconoDUAL 2 2+M DIC20 2SP0115T
300 A EconoDUAL 2 2+M DIC20 2SP0115T
450 A EconoDUAL 2 2+M DIC20 2SP0115T
450 A PrimePACK 2 2+M DIC20 2SP0320T
450 A PrimePACK 2 2+M Fiber 2SP0320V/S
900 A PrimePACK 2 2+M DIC20 2SP0320T
900 A PrimePACK 2 2+M Fiber 2SP0320V/S
1000 A PrimePACK 2 2+M DIC20 2SP0320T
1000 A PrimePACK 2 2+M Fiber 2SP0320V/S
CONCEPT 2SD300C17A0: Second Source für Infineon 2ED300C17-S(T)
Der IGBT-Treiber 2SD300C17A0 ist in der hochintegrierten SCALE-2-Technologie von CONCEPT gefertigt und liefert 2 x 4 W sowie 30 A Gatestrom. Der Treiber ist pin- und funktionskompatibel zu Infineon 2ED300C17-S und 2ED300C17-ST.
Durch die hohe Integration benötigt der CONCEPT 2SD300C17A0 nur etwa 1/3 der Bauteile und ist dadurch besonders zuverlässig.
- 2 x 4 W Treiberleistung
- ± 30 A Gatestrom
- ± 15 V Ausgangsspannung
- Für IGBTs bis 1700 V
- Direkt- und Halbbrücken-Betrieb
- Bis zu 60 kHz Taktfrequenz
- Galvanisch isolierender DC/DC-Wandler on board
- Kurzschlussfest
- Transientenfest bis über 50 V/ns
- Soft Shut Down im Fehlerfall
- Unterspannungs-Abschaltung
- Direkt auf Leiterplatten verlötbar
- Kostengünstig
- Kurzfristig lieferbar
- Hohe MTBF
- Sichere Isolation nach EN 50178
- UL-spezifiziert
CONCEPT Datenblatt 2SD300C17A0 (PDF)