大功率igbt即大功率絕緣柵雙極�晶體�,具有控制方��開關(guān)速度�、工作頻率高、安全工作區(qū)大等特點(diǎn),用于開�(guān)電源、變頻調(diào)速和有源濾波器等裝置的理想功率開�(guān)器件,在電力電子裝置中得到非常廣泛的�(yīng)�。其�(qū)動保�(hù)電路起到弱電控制�(qiáng)電的終端界面(接口)作用,可以將該電路看成是一�(gè)相對�(dú)立的"子系�(tǒng)"�
按照大功� igbt �(qū)動保�(hù)電路能夠完成的功能來分類,可以將大功率 igbt �(qū)動保�(hù)� 路分為以下三種類�:單一功能�,多功能型,全功能型.
1 單一功能�
單一功能型的大功率igbt�(qū)動保�(hù)電路一般是由光耦和功率緩沖器構(gòu)�, hcpl-3150如等,如圖1所�.它將普通控制信號的 ttl/cmos 輸入電平信號�(zhuǎn)�?yōu)檎?fù)十幾伏的 igbt 門 極驅(qū)動輸出電�,正負(fù)電平的幅值取決于隔離電源.
工程師�(jìn)行設(shè)�(jì)�(shí)可將它配上隔離電源電�,死區(qū)控制電路,邏輯處理電路,門極驅(qū)� 電阻�,就可直接�(qū)� igbt,形成最簡單的大功率 igbt �(qū)動保�(hù)電路;也可以自己配上一� 外圍電路形成多功能型�(qū)動器. 單一功能型的大功� igbt �(qū)動保�(hù)電路的優(yōu)�(diǎn)是應(yīng)用靈�,成本較低.它既可以 �(yīng)用于諸如斬波,boost 等需要單� igbt �(yùn)行的主回�,也可以應(yīng)用于由多� igbt 組成的半 �,單相全橋,三相全橋等主回路.由于需要另配隔離電源電�,邏輯處理電路�,所以留 給設(shè)�(jì)工程師的開發(fā)任務(wù)量大,這也是單一功能型的大功� igbt �(qū)動保�(hù)電路的缺�(diǎn). 這里的邏輯處理電路一般是指上電順序邏輯及各類保護(hù)處理等功�.
此外� hcpl-3150 等驅(qū)動器的驅(qū)動能力有�,一般都�3a以下,如果�(qū)�600a以上的igbt就需要外接更大的功率緩沖電路或采取其它措�.
2 多功能型
多功能型的大功率 igbt �(qū)動保�(hù)電路除了提供直接�(qū)� igbt 的功能之�,還可以提� 完善的保�(hù)功能,� hcpl-316j, m57962 �,如圖 2和圖 3所�,它們一般采用混合厚� 封裝技�(shù)或者采用集成封裝技�(shù), 可以直接兼容 cmos/ttl 電平.工程師�(jìn)行設(shè)�(jì)�(shí)一般只需 要配上隔離電源電�,死區(qū)控制電路,邏輯處理電路,門極驅(qū)動電阻等,就可以成為一�(gè)� 為完整的大功� igbt �(qū)動保�(hù)電路.
m57962,hcpl-316j 等驅(qū)動器本身具有較完整的保護(hù)功能,集成度高.其的�(yōu)�(diǎn)� 使開�(fā)人員的工作得到簡�,而且可靠性高,非常適于多路�(qū)動的場合.但是由于它們的�(qū) 動能力也有限,如果�(qū)動更高功率的 igbt,也需要外接更大的功率緩沖電路. m57962, hcpl-316j 等驅(qū)動器一般提供軟�(guān)斷功�, 在需要保�(hù) igbt 退出過�, 短路狀�(tài)�(shí), 這�(gè)功能非常重要,它可以使 igbt � npnp 四層�(jié)�(gòu)免于�(jìn)�"可控硅栓�"狀�(tài).此外� hc pl-316j 等驅(qū)動器還具備欠壓鎖定保�(hù)功能,這大大簡化了�(shè)�(jì)者的工作.
3 全功能型
全功能型的大功率 igbt �(qū)動保�(hù)電路除了具有各類完善的保�(hù)功能之外,還都無一� 外地配置� dc/dc 隔離電源,� 2sd315ai(concept),skypertmpro(semikron),2ed300c17 -s(eupec)�,如圖 4所�.都是目前國際上著名的全功能型�(qū)動器.
1 門極驅(qū)動電壓提�
目前 igbt 的開通電壓一般采�+15v 電壓源驅(qū)�, 有人已經(jīng)提出�(fā)展恒流源�(qū)動的方法, �(rèn)為可以克� igbt �"米勒"電容效應(yīng),� igbt 的導(dǎo)通更加可�.igbt 的關(guān)斷電壓從最初的 0 v,到后來的-7v 左右,低頻下普遍使�-15v.
2 逐�(gè)脈沖軟關(guān)�
�(xiàn)在大部分大功� igbt �(qū)動保�(hù)電路在正常運(yùn)行時(shí)的關(guān)斷方式為硬關(guān)�,只有在出�(xiàn) 過流的情況下才會采用軟關(guān)斷的方式.而在感性負(fù)載情況之�,igbt �(guān)斷之后為了保持電� 的連續(xù)�, 必然會有一只續(xù)流二極管�(dǎo)�, 此時(shí)會在功率母線的寄生電感上�(chǎn)生一�(gè)尖峰� �:δv=l×di/dt,除了寄生電感 l 及關(guān)斷電流的大小影響之外,如果硬關(guān)斷越�,� dt 越小, 則尖峰電� δv 越高.而對于應(yīng)用在較低頻狀況下的大功率 igbt,由于電流在幾百安�,所 以逐�(gè)脈沖�(jìn)行軟�(guān)斷將會大大降低尖峰電� δv,使尖峰電� δv �(chǎn)生的干擾會大幅減�, 可以提高系統(tǒng)的可靠�.一� igbt 生產(chǎn)廠商也在著手開發(fā)具有軟關(guān)斷特性的 igbt 芯片.
3 過流檢測保護(hù)閾�(參考基�(zhǔn))�(shè)置方�
�(dāng)前大部分大功� igbt �(qū)動保�(hù)電路對過流檢測的保護(hù)閾值只有一�(gè),一般常�(guī)值設(shè) � 7v�9v.為了防止誤報(bào)�,出現(xiàn)了一些不同的閾值設(shè)置方�.
變閾值設(shè)置方�:� igbt 從截�?fàn)顟B(tài)剛剛�(jìn)入飽和狀�(tài)期間(約幾�(gè)微秒至十幾�(gè)微秒), 保護(hù)閾值可以從 15v(或者更�)按照一定的曲線降至常規(guī)�(shè)置�,可以避免在此期間的擾� 的偽信號造成誤報(bào)�; 多閾值設(shè)置方�:為了更為符合�(shí)際的工況�(yīng)用情�,降低停機(jī)�,可以采用多閾值保 �(hù).比如 igbt 的飽和壓降達(dá)到閾值時(shí),采用降低柵極電壓的處理方�;�(dá)到更高的第二 閾值時(shí),才徹底關(guān)� igbt.
4 更加貼近�(qū)動對�
目前,針對各種工況下使用的 igbt,例如高壓變頻�,ups,逆變焊機(jī)等應(yīng)用場�,� 有不同的大功� igbt �(qū)動保�(hù)電路推出.這些�(qū)動器的原理大致相�,但更加貼�(jìn)各自� �(qū)動對�.
5 與智能功率模�(ipm)分別在不同的功率�(lǐng)域并行發(fā)�
ipm �(nèi)部集成了�(qū)動電�,只需提供控制信號即可工作,主要�(yīng)用中小功率場�;而大 功率 igbt �(qū)動保�(hù)電路一般用于大功率場合,對大功率� igbt �(jìn)行驅(qū)�.隨著 igbt 生產(chǎn)� �,硅片技�(shù),�(qū)動技�(shù)的不斷�(jìn)步和�(fā)�,大功� igbt �(qū)動保�(hù)電路� ipm 均在各自� 功率�(lǐng)域并行發(fā)�.
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