（精選）幾種用于IGBT驅(qū)動(dòng)的集成芯片

1、幾種用于IGBT驅(qū)動(dòng)的集成芯片2. 1 TLP250（ TOSHIBA公 司 生 產(chǎn) ） 在 一 般 較 低 性 能 的 三 相 電 壓 源 逆 變 器 中 ， 各 種 與 電 流 相 關(guān) 的 性 能 控 制 ， 通 過 檢 測(cè) 直 流 母 線 上 流 入 逆 變 橋 的 直 流 電 流 即 可 ， 如 變 頻 器 中 的 自 動(dòng) 轉(zhuǎn) 矩 補(bǔ) 償 、 轉(zhuǎn) 差 率 補(bǔ) 償 等 。 同 時(shí) ， 這 一 檢 測(cè) 結(jié) 果 也 可 以 用 來 完 成 對(duì) 逆 變 單 元 中 IGBT實(shí) 現(xiàn) 過 流 保 護(hù) 等 功 能 。 因 此 在 這 種 逆 變 器 中 ， 對(duì) IGBT驅(qū) 動(dòng) 電 路 的 要 求 相

2、 對(duì) 比 較 簡(jiǎn) 單 ， 成 本 也 比 較 低 。 這 種 類 型 的 驅(qū) 動(dòng) 芯 片 主 要 有 東 芝 公 司 生 產(chǎn) 的 TLP250， 夏 普 公 司 生 產(chǎn) 的 PC923等 等 。 這 里 主 要 針 對(duì) TLP250做 一 介 紹 。 TLP250包 含 一 個(gè) GaAlAs光 發(fā) 射 二 極 管 和 一 個(gè) 集 成 光 探 測(cè) 器 ， 8腳 雙 列 封 裝 結(jié) 構(gòu) 。 適 合 于 IGBT或 電 力 MOSFET柵 極 驅(qū) 動(dòng) 電 路 。 圖 2為 TLP250的 內(nèi) 部 結(jié) 構(gòu) 簡(jiǎn) 圖 ， 表 1給 出 了 其 工 作 時(shí) 的 真 值 表 。 TLP250的 典 型 特 征

3、 如 下 ： 1） 輸入閾值電流（IF） ： 5 mA（ 最 大 ） ； 2） 電源電流（ICC） ： 11 mA（ 最 大 ） ； 3） 電源電壓（VCC） ： 10 35 V； 4） 輸出電流（IO） ： 0.5 A（ 最 小 ） ； 5） 開關(guān)時(shí)間（tPLH /tPHL） ： 0.5 s（ 最 大 ） ； 6） 隔離電壓：2500 Vpms（最?。?。 表2給出了TLP250的開關(guān)特性，表3給出了TLP250的推薦工作條件。 注 ： 使 用 TLP250時(shí) 應(yīng) 在 管 腳 8和 5間 連 接 一 個(gè) 0.1 F的 陶 瓷 電 容 來 穩(wěn) 定 高 增 益 線 性 放 大 器 的 工 作 ，

4、提 供 的 旁 路 作 用 失 效 會(huì) 損 壞 開 關(guān) 性 能 ， 電 容 和 光 耦 之 間 的 引 線 長(zhǎng) 度 不 應(yīng) 超 過 1 cm。 圖 3和 圖 4給 出 了 TLP250的 兩 種 典 型 的 應(yīng) 用 電 路 。 在 圖 4中 ， TR1和 TR2的 選 取 與 用 于 IGBT驅(qū) 動(dòng) 的 柵 極 電 阻 有 直 接 的 關(guān) 系 ， 例 如 ， 電源電壓為24V時(shí) ，TR1和 TR2的Icmax 24/Rg。 圖 5給 出 了 TLP250驅(qū) 動(dòng) IGBT時(shí) ，1 200 V/200 A的 IGBT上電 流 的實(shí)驗(yàn)波形 （ 50 A/10 s） 。 可 以 看 出 ， 由于TLP

5、250不具備過流保護(hù)功能 ，當(dāng) IGBT過流時(shí)， 通過控制信號(hào)關(guān) 斷 IGBT， IGBT中 電 流 的 下 降 很 陡 ， 且 有 一 個(gè) 反 向 的 沖 擊 。 這 將 會(huì) 產(chǎn) 生 很 大 的 di/dt和 開 關(guān) 損 耗 ， 而 且 對(duì) 控 制 電 路 的 過 流 保 護(hù) 功 能 要 求 很 高 。 TLP250使 用 特 點(diǎn) ： 1） TLP250輸 出 電 流 較 小 ， 對(duì) 較 大 功 率 IGBT實(shí) 施 驅(qū) 動(dòng) 時(shí) ， 需 要 外 加 功 率 放 大 電 路 。 2） 由 于 流 過 IGBT的 電 流 是 通 過 其 它 電 路 檢 測(cè) 來 完 成 的 ， 而 且 僅 僅 檢

6、測(cè) 流 過 IGBT的 電 流 ， 這 就 有 可 能 對(duì) 于 IGBT的 使 用 效 率 產(chǎn) 生 一 定 的 影 響 ， 比 如 IGBT在 安 全 工 作 區(qū) 時(shí) ， 有 時(shí) 出 現(xiàn) 的 提 前 保 護(hù) 等 。 3） 要 求 控 制 電 路 和 檢 測(cè) 電 路 對(duì) 于 電 流 信 號(hào) 的 響 應(yīng) 要 快 ， 一 般 由 過 電 流 發(fā) 生 到 IGBT可 靠 關(guān) 斷 應(yīng) 在 10 s以 內(nèi) 完 成 。4） 當(dāng) 過 電 流 發(fā) 生 時(shí) ， TLP250得 到 控 制 器 發(fā) 出 的 關(guān) 斷 信 號(hào) ， 對(duì) IGBT的 柵 極 施 加 一 負(fù) 電 壓 ， 使 IGBT硬 關(guān) 斷 。 這 種 主

7、 電 路 的 dv/dt比 正 常 開 關(guān) 狀 態(tài) 下 大 了 許 多 ， 造 成 了 施 加 于 IGBT兩 端 的 電 壓 升 高 很 多 ， 有 時(shí) 就 可 能 造 成 IGBT的 擊 穿 。2.2 EXB8.Series（ FUJI ELECTRIC公 司 生 產(chǎn) ） 隨 著 有 些 電 氣 設(shè) 備 對(duì) 三 相 逆 變 器 輸 出 性 能 要 求 的 提 高 及 逆 變 器 本 身 的 原 因 ， 在 現(xiàn) 有 的 許 多 逆 變 器 中 ， 把 逆 變 單 元 IGBT的 驅(qū) 動(dòng) 與 保 護(hù) 和 主 電 路 電 流 的 檢 測(cè) 分 別 由 不 同 的 電 路 來 完 成 。 這 種 驅(qū)

8、 動(dòng) 方 式 既 提 高 了 逆 變 器 的 性 能 ， 又 提 高 了 IGBT的 工 作 效 率 ， 使 IGBT更 好 地 在 安 全 工 作 區(qū) 工 作 。 這 類 芯 片 有 富 士 公 司 的 EXB8.Series、 夏 普 公 司 的 PC929等 。 在 這 里 ， 我 們 主 要 針 對(duì) EXB8.Series做 一 介 紹 。 EXB8.Series集 成 芯 片 是 一 種 專 用 于 IGBT的 集 驅(qū) 動(dòng) 、 保 護(hù) 等 功 能 于 一 體 的 復(fù) 合 集 成 電 路 。 廣 泛 用 于 逆 變 器 和 電 機(jī) 驅(qū) 動(dòng) 用 變 頻 器 、 伺 服 電 機(jī) 驅(qū) 動(dòng) 、

9、 UPS、 感 應(yīng) 加 熱 和 電 焊 設(shè) 備 等 工 業(yè) 領(lǐng) 域 。 具 有 以 下 的 特 點(diǎn) ： 1） 不 同 的 系 列 （ 標(biāo) 準(zhǔn) 系 列 可 用 于 達(dá) 到 10 kHz開 關(guān) 頻 率 工 作 的 IGBT， 高 速 系 列 可 用 于 達(dá) 到 40 kHz開 關(guān) 頻 率 工 作 的 IGBT） 。 2） 內(nèi) 置 的 光 耦 可 隔 離 高 達(dá) 2 500 V/min的 電 壓 。 3） 單 電 源 的 供 電 電 壓 使 其 應(yīng) 用 起 來 更 為 方 便 。 4） 內(nèi) 置 的 過 流 保 護(hù) 功 能 使 得 IGBT能 夠 更 加 安全 地 工 作 。 5） 具 有 過 流 檢

10、 測(cè) 輸 出 信 號(hào) 。 6） 單 列 直 插 式 封 裝 使 得 其 具 有 高 密 度 的 安 裝 方 式 。 常 用 的 EXB8.Series 主 要 有 ： 標(biāo) 準(zhǔn) 系 列 的 EXB850和 EXB851， 高 速 系 列 的 EXB840和 EXB841。 其 主 要 應(yīng) 用 場(chǎng) 合 如 表 4所 示 。 注 ： 1） 標(biāo) 準(zhǔn) 系 列 ： 驅(qū) 動(dòng) 電 路 中 的 信 號(hào) 延 遲 4 s 2） 高 速 系 列 ： 驅(qū) 動(dòng) 電 路 中 的 信 號(hào) 延 遲 1.5 s 圖 6給 出 了 EXB8.Series的 功 能 方 框 圖 。 表 5給 出 了 EXB8.Series的 電 氣

11、 特 性 。 表6給出了 EXB8.Series工作時(shí)的推薦工作條件 。表6 EXB8.Series工作時(shí)的推薦工作條 件 圖 7給 出 了 EXB8.Series的典型應(yīng)用電路 。 EXB8.Series使用不同的型號(hào) ，可以達(dá)到驅(qū)動(dòng)電流高 達(dá) 400 A，電壓高達(dá)1200 V的各種 型號(hào)的IGBT。由于驅(qū)動(dòng)電路的信號(hào)延遲時(shí)間分為兩種 ：標(biāo)準(zhǔn)型（EXB850、EXB851） 4s，高速型（ EXB840、 EXB841） 1 s， 所 以 標(biāo) 準(zhǔn) 型 的 IC適用于頻率高達(dá) 10 kHz的 開 關(guān) 操 作 ， 而 高 速 型 的 IC適 用 于 頻 率 高 達(dá) 40 kHz的 開關(guān)操 作 。

12、在 應(yīng) 用 電 路 的 設(shè) 計(jì) 中， 應(yīng)注意以下幾個(gè)方面 的 問 題 ： IGBT柵射 極 驅(qū) 動(dòng) 電 路 接 線 必 須 小 于 1 m； IGBT柵射 極 驅(qū) 動(dòng) 電 路 接 線 應(yīng) 為 雙 絞 線 ； 如想在IGB集電極產(chǎn)生大的電壓尖脈沖，那么增加 IGBT柵極 串 聯(lián) 電 阻 （ Rg） 即 可 ； 應(yīng) 用 電 路 中 的 電 容 C1和 C2取 值 相 同 ， 對(duì) 于 EXB850和 EXB840來 說 ， 取 值 為 33 F， 對(duì) 于 EXB851和 EXB841來 說 ， 取 值 為 47 F。 該 電 容 用 來 吸 收 由 電 源 接 線 阻 抗 而 引 起 的 供 電 電

13、 壓 變 化 。 它 不 是 電 源 濾 波 器 電 容 。 EXB8.Series的 使 用 特 點(diǎn) ： 1） EXB8.Series的 驅(qū) 動(dòng) 芯 片 是 通 過 檢 測(cè) IGBT在 導(dǎo) 通 過 程 中 的 飽 和 壓 降 Uce來 實(shí) 施 對(duì) IGBT的 過 電 流 保 護(hù) 的 。 對(duì) 于 IGBT的 過 電 流 處 理 完 全 由 驅(qū) 動(dòng) 芯 片 自 身 完 成 ， 對(duì) 于 電 機(jī) 驅(qū) 動(dòng) 用 的 三 相 逆 變 器 實(shí) 現(xiàn) 無 跳 閘 控 制 有 較 大 的 幫 助 。 2） EXB8.Series的 驅(qū) 動(dòng) 芯 片 對(duì) IGBT過 電 流 保 護(hù) 的 處 理 采 用 了 軟 關(guān) 斷

14、 方 式 ， 因 此 主 電 路 的 dv/dt比 硬 關(guān) 斷 時(shí) 小 了 許 多 ， 這 對(duì) IGBT的 使 用 較 為 有 利 ， 是 值 得 重 視 的 一 個(gè) 優(yōu) 點(diǎn) 。 3） EXB8.Series驅(qū) 動(dòng) 芯 片 內(nèi) 集 成 了 功 率 放 大 電 路 ， 這 在 一 定 程 度 上 提 高 了 驅(qū) 動(dòng) 電 路 的 抗 干 擾 能 力 。 4） EXB8.Series的 驅(qū) 動(dòng) 芯 片 最 大 只 能 驅(qū) 動(dòng) 1 200V /300 A的 IGBT， 并 且 它 本 身 并 不 提 倡 外 加 功 率 放 大 電 路 ， 另 外 ， 從 圖 7中 可 以 看 出 ， 該 類 芯 片

15、為 單 電 源 供 電 ， IGBT的 關(guān) 斷 負(fù) 電 壓 信 號(hào) 是 由 芯 片 內(nèi) 部 產(chǎn) 生 的 5 V信 號(hào) ， 容 易 受 到 外 部 的 干 擾 。 因 此 對(duì) 于 300 A以 上 的 IGBT或 者 IGBT并 聯(lián) 時(shí) ， 就 需 要 考 慮 別 的 驅(qū) 動(dòng) 芯 片 ， 比 如 三 菱 公 司 的 M57962L等 。 圖 8給 出 了 EXB841驅(qū) 動(dòng) IGBT時(shí) ， 過 電 流 情 況 下 的 實(shí) 驗(yàn) 波 形 。 可 以 看 出 ， 正 如 前 面 介 紹 過 的 ， 由 于 EXB8.Series芯 片 內(nèi) 部 具 備 過 流 保 護(hù) 功 能 ， 當(dāng) IGBT過 流 時(shí)

16、 ， 采 用 了 軟 關(guān) 斷 方 式 關(guān) 斷 IGBT， 所 以 IGBT中 電 流 是 一 個(gè) 較 緩 的 斜 坡 下 降 ， 這 樣 一 來 ， IGBT關(guān) 斷 時(shí) 的 di/dt明 顯 減 少 ， 這 在 一 定 程 度 上 減 小 了 對(duì) 控 制 電 路 的 過 流 保 護(hù) 性 能 的 要 求 。2. 3 M579.Series（ MITSUBISHI公 司 生 產(chǎn) ） M579.Series是 日 本 三 菱 公 司 為 IGBT驅(qū) 動(dòng) 提 供 的 一 種 IC系 列 ， 表 7給 出 了 這 種 系 列 的 幾 種 芯 片 的 基 本 應(yīng) 用 特 性 （ 其 中 有 者 為 芯 片

17、 內(nèi) 部 含 有 Booster電 路 ） 。 在 M579.Series中 ， 以 M57962L為 例 做 出 一 般 的 解 釋 。 隨 著 逆 變 器 功 率 的 增 大 和 結(jié) 構(gòu) 的 復(fù) 雜 ， 驅(qū) 動(dòng) 信 號(hào) 的 抗 干 擾 能 力 顯 得 尤 為 重 要 ， 比 較 有 效 的 辦 法 就 是 提 高 驅(qū) 動(dòng) 信 號(hào) 關(guān) 斷 IGBT時(shí) 的 負(fù) 電 壓 ， M57962L的 負(fù) 電 源 是 外 加 的 （ 這 點(diǎn) 和 EXB8.Series不 同 ） ， 所 以 實(shí) 現(xiàn) 起 來 比 較 方 便 。 它 的 功 能 框 圖 和 圖 6所 示 的 EXB8.Series功 能 框

18、圖 極 為 類 似 ， 在 此 不 再 贅 述 。 圖 9給 出 了 M57962L在 驅(qū) 動(dòng) 大 功 率 IGBT模 塊 時(shí) 的 典 型 電 路 圖 。 在 這 種 電 路 中 ， NPN和 PNP構(gòu) 成 的 電 壓 提 升 電 路 選 用 快 速 晶 體 管 （ tf 200 ns） ， 并 且 要 有 足 夠 的 電 流 增 益 以 承 載 需 要 的 電 流 。 在 使 用 M57962L驅(qū) 動(dòng) 大 功 率 IGBT模 塊 時(shí) ， 應(yīng) 注 意 以 下 三 個(gè) 方 面 的 問 題 ： 1） 驅(qū) 動(dòng) 芯 片 的 最 大 輸 出 電 流 峰 值 受 柵 極 電 阻 Rg的 最 小 值 限 制

19、 ， 例 如 ， 對(duì) 于 M57962L來 說 ， Rg的 允 許 值 在 5 左 右 ， 這 個(gè) 值 對(duì) 于 大 功 率 的 IGBT來 說 高 了 一 些 ， 且 當(dāng) Rg較 高 時(shí) ， 會(huì) 引 起 IGBT的 開 關(guān) 上 升 時(shí) 間 td(on)、 下 降 時(shí) 間 td(off)以 及 開 關(guān) 損 耗 的 增 大 ， 在 較 高 開 關(guān) 頻 率 （ 5 kHz以 上 ） 應(yīng) 用 時(shí) ， 這 些 附 加 損 耗 是 不 可 接 受 的 。 2） 即 便 是 這 些 附 加 損 耗 和 較 慢 的 開 關(guān) 時(shí) 間 可 以 被 接 受 ， 驅(qū) 動(dòng) 電 路 的 功 耗 也 必 須 考 慮 ， 當(dāng)

20、 開 關(guān) 頻 率 高 到 一 定 程 度 時(shí) （ 高 于 14 kHz） ， 會(huì) 引 起 驅(qū) 動(dòng) 芯 片 過 熱 。 3） 驅(qū) 動(dòng) 電 路 緩 慢 的 關(guān) 斷 會(huì) 使 大 功 率 IGBT模 塊 的 開 關(guān) 效 率 降 低 ， 這 是 因 為 大 功 率 IGBT模 塊 的 柵 極 寄 生 電 容 相 對(duì) 比 較 大 ， 而 驅(qū) 動(dòng) 電 路 的 輸 出 阻 抗 不 夠 低 。 還 有 ， 驅(qū) 動(dòng) 電 路 緩 慢 的 關(guān) 斷 還 會(huì) 使 大 功 率 IGBT模 塊 需 要 較 大 的 吸 收 電 容 。 以 上 這 三 種 限 制 可 能 會(huì) 產(chǎn) 生 嚴(yán) 重 的 后 果 ， 但 通 過附 加 的

21、 Booster電 路 都 可 以 加 以 克 服 ， 如 圖 9所 示 。 從 圖 10（ a） 可 以 看 出 ， 在 IGBT過 流 信 號(hào) 輸 出 以 后 ， 門 極 電 壓 會(huì) 以 一 個(gè) 緩 慢 的 斜 率 下 降 。 圖 10（ b） 及 圖 10（ c） 給 出 了 IGBT短 路 時(shí) 的 軟 關(guān) 斷 過 程 （ 集 電 極 發(fā) 射 極 之 間 的 電 壓 uCE和 集 電 極 電 流 iC的 軟 關(guān) 斷 波 形 ） 0 引言 隨著電力電子技術(shù)朝著大功率、高頻化、模塊化發(fā)展，絕緣柵雙極品體管(IGBT)已廣泛應(yīng)用于開關(guān)電源、變頻器、電機(jī)控制以及要求快速、低損耗的領(lǐng)域中。IGBT

22、是復(fù)合全控型電壓驅(qū)動(dòng)式電力電子器件，兼有MOSFET和GTR的優(yōu)點(diǎn)：輸入阻抗高，驅(qū)動(dòng)功率小，通態(tài)壓降小，工作頻率高和動(dòng)態(tài)響應(yīng)快。目前，市場(chǎng)上5003000V，800l800A的IGBT，因其耐高壓、功率大的特性，已成為大功率開關(guān)電源等電力電子裝置的首選功率器件。 1 驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路的原則 由于是電壓控制型器件，因此只要控制ICBT的柵極電壓就可以使其開通或關(guān)斷，并且開通時(shí)維持比較低的通態(tài)壓降。研究表明，IGBT的安全工作區(qū)和開關(guān)特性隨驅(qū)動(dòng)電路的改變而變化。因此，為了保證IGBT可靠工作，驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路至關(guān)重要。 IGBT驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路的原則如下。 (1)動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)，能為柵極提供具有陡峭前后沿的驅(qū)

23、動(dòng)脈沖； (2)開通時(shí)能提供合適的正向柵極電壓(1215V)，關(guān)斷時(shí)可以提供足夠的反向關(guān)斷柵極電壓(一5V)； (3)盡可能少的輸入輸出延遲時(shí)間，以提高工作效率； (4)足夠高的 輸入輸出電氣隔離特性，使信號(hào)電路與柵極驅(qū)動(dòng)電路絕緣； (5)出現(xiàn)短路、過流的情況下，具有靈敏的保護(hù)能力。 目前，在實(shí)際應(yīng)用中，普遍使用驅(qū)動(dòng)與保護(hù)功能合為一體的IGBT專用的驅(qū)動(dòng)模塊。 2 集成驅(qū)動(dòng)模塊 為了解決IGBT的可靠驅(qū)動(dòng)問題，世界上各廠家丌發(fā)出了眾多的IGBT集成驅(qū)動(dòng)模塊。如日本富士公司的EXB系列，三菱電機(jī)公司的M57系列，三社電機(jī)公司的GH系列，美國(guó)國(guó)際整流器公司的TR系列，Unitrode公司的UC37

24、系列以及國(guó)產(chǎn)的HL系列。以下是幾種典型的集成驅(qū)動(dòng)模塊。 2.1 EXB841模塊的分析 EX841高速驅(qū)動(dòng)模塊為15腳單列直插式結(jié)構(gòu)，采用高隔離電壓光耦合器作為信號(hào)隔離，內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖l所示，其工作頻率可達(dá)40 kHz，可以驅(qū)動(dòng)400 M600 V以內(nèi)及300 A/l200 V的IGBT管，其隔離電壓可達(dá)2500AC/min，工作電源為獨(dú)立電源201V，內(nèi)部含有一5V穩(wěn)壓電路，為ICBT的柵極提供+15V的驅(qū)動(dòng)電壓，關(guān)斷時(shí)提供一5V的偏置電壓，使其可靠關(guān)斷。當(dāng)腳15和腳14有10 mA電流通過時(shí)，腳3輸出高電平而使IGBT在1s內(nèi)導(dǎo)通；而當(dāng)腳15和腳14無電流通過時(shí)，腳3輸出低電平使IGBT關(guān)

25、斷；若ICBT導(dǎo)通時(shí)因承受短路電流而退出飽和，Vce迅速上升，腳6懸空，腳3電位在短路后約35s后才開始軟降。 EXB841典型應(yīng)用圖如圖2所示，電容C1、C2用于吸收高頻噪音。當(dāng)腳3輸出脈沖的同時(shí)，通過快速二極管D1檢測(cè)IGBT的CE間的電壓。當(dāng)Vce7V時(shí)，過流保護(hù)電流控制運(yùn)算放大器，使其輸出軟關(guān)斷信號(hào)，在10s內(nèi)將腳3輸出電平降為O。因EXB841無過流自鎖功能，所以外加過流保護(hù)電路，一旦產(chǎn)生過流，可通過外接光耦TLP521將過流保護(hù)信號(hào)輸出，經(jīng)過一定延時(shí)，以防止誤動(dòng)作和保證進(jìn)行軟關(guān)斷，然后由觸發(fā)器鎖定，實(shí)現(xiàn)保護(hù)。 缺點(diǎn)：EXB84l過流保護(hù)閥值過高，Vce7V時(shí)動(dòng)作，此時(shí)已遠(yuǎn)大于飽和壓

26、降；存在保護(hù)肓區(qū)；在實(shí)現(xiàn)止常關(guān)斷時(shí)僅能提供一5V偏壓，在開關(guān)頻率較高、負(fù)載過大時(shí)，關(guān)斷就顯得不可靠；無過流保護(hù)自鎖功能，在短路保護(hù)時(shí)其柵壓的軟關(guān)斷過程被輸入的關(guān)斷信號(hào)所打斷。 22 M57962L模塊的分析 M57962AL是一種14腳單列直捕式結(jié)構(gòu)的厚膜驅(qū)動(dòng)模塊，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖3所示。它由光耦合器、接口電路、檢測(cè)電路、定時(shí)復(fù)位電路以及門關(guān)斷電路組成，驅(qū)動(dòng)功率大，町以驅(qū)動(dòng)600A/600V及400A/l200V等系列IGBT模塊。 M5796AL具有高速的輸入輸出隔離，絕緣電壓也可達(dá)到AC 2500V/min；輸入電平與TTL電平兼容，適于單片機(jī)控制；內(nèi)部有定時(shí)邏輯短路保護(hù)電路，同時(shí)具有延時(shí)

27、保護(hù)特性；采用雙電源供電方式，相對(duì)于EXB84l來說，雖然多使用一個(gè)電源但I(xiàn)GBT可以更可靠地通斷。 典型應(yīng)用圖如圖4所示。當(dāng)驅(qū)動(dòng)信號(hào)通過腳14和腳13時(shí)，經(jīng)過高速光耦隔離，由M57962AL內(nèi)置接口電路傳輸至功率放大極，在M57962AL的腳5產(chǎn)生+15V開柵和一10V關(guān)柵電壓，驅(qū)動(dòng)IGBT通斷。當(dāng)腳1檢測(cè)到電壓為7V時(shí)，模塊認(rèn)定電路短路，立即通過光耦輸出關(guān)斷信號(hào)，使腳5輸出低電平，從而將IGBT的GE兩端置于負(fù)向偏置，可靠關(guān)斷。同時(shí)，輸出誤差信號(hào)使故障輸出端(腳8)為低電平，從而驅(qū)動(dòng)外接的保護(hù)電路工作。延時(shí)23s后，若檢測(cè)到腳13為高電平，則M57962AL恢復(fù)工作。穩(wěn)壓管DZ1用于防止D

28、1擊穿而損壞M57962AL，Rg為限流電阻，DZ2和DZ3起限幅作用，以確保可靠通斷。 比較：與EXB841相比，M57962AL需要雙電源(+15V，一1OV)供電，外周電路復(fù)雜。而正是因?yàn)镸57962AL可輸出一10V的偏壓，使得IGBT可靠地關(guān)斷；另外，M57962AL具有過流保護(hù)自動(dòng)閉鎖功能，并且軟關(guān)斷時(shí)間可外部調(diào)節(jié)，而EXB84l的軟關(guān)斷時(shí)間無法調(diào)節(jié)。所以M57962AL較EXB841更安全、可靠。 2.3 HL402模塊的分析 HL402是17腳單列直插式結(jié)構(gòu)，內(nèi)置有靜電屏蔽層的高速光耦合器實(shí)現(xiàn)信號(hào)隔離，抗干擾能力強(qiáng)，響應(yīng)速度快，隔離電壓高。它具有對(duì)IGBT進(jìn)行降柵壓、軟關(guān)斷雙重

29、保護(hù)功能，在軟關(guān)斷及降柵壓的同時(shí)能輸出報(bào)警信號(hào)，實(shí)現(xiàn)封鎖脈沖或分?jǐn)嘀骰芈返谋Ｗo(hù)。它輸出驅(qū)動(dòng)電壓幅值高，正向驅(qū)動(dòng)電壓可達(dá)1517V，負(fù)向偏置電壓可達(dá)1012V，因而可用來直接驅(qū)動(dòng)容量為400A/600V及300A/1200V以下的IGBT。 HL402結(jié)構(gòu)圖如圖5所示。圖5中，VL1為帶靜電屏蔽的光耦合器，它用來實(shí)現(xiàn)與輸入信號(hào)的隔離。由于它具有靜電屏蔽，因而顯著提高了HL402抗共模干擾的能力。圖5中U1為脈沖放大器，S1、S2實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)脈沖功率放大，U2為降柵壓比較器，正常情況下由于腳9輸入的IGBT集電極電壓VCE不高于U2的基準(zhǔn)電壓VREF，U2不翻轉(zhuǎn)，S3不導(dǎo)通，故從腳17和腳16輸入的驅(qū)

30、動(dòng)脈沖信號(hào)經(jīng)S2整形后不被封鎖。該驅(qū)動(dòng)脈沖經(jīng)S2、S2放大后提供給IGBT使其導(dǎo)通或關(guān)斷，一旦IGBT退飽和，則腳9輸入集電極電壓給IGBT使其導(dǎo)通或關(guān)斷，并且腳9輸入的集電極電壓采樣信號(hào)VCE高于U2的基準(zhǔn)電壓VREF，比較器U2翻轉(zhuǎn)輸出高電平，使S3導(dǎo)通，由穩(wěn)壓管DZ2將驅(qū)動(dòng)器輸出的柵極電壓VGE降低到10V。此時(shí)，軟關(guān)斷定時(shí)器U3在降柵壓比較器U2翻轉(zhuǎn)達(dá)到設(shè)定的時(shí)間后，輸出正電壓使S4導(dǎo)通，將柵極電壓軟關(guān)斷降到IGBT的柵射極門限電壓，給IGBT提供一個(gè)負(fù)的驅(qū)動(dòng)電壓，保證IGBT可靠關(guān)斷。 HL402典型應(yīng)用圖如圖6所示。在實(shí)際電路中，C1、C2、C3、C4需盡可能地靠近H1402的腳2

31、、腳l、腳4安裝。為了避免高頻耦合及電磁干擾，由HL402輸出到被驅(qū)動(dòng)IGBT柵射極的引線需要采用雙絞線或同軸電纜屏蔽線，其引線長(zhǎng)度不超過1m。腳9和腳13接至IGBT集電極的引線必須分開走，不得與柵極和發(fā)射極引線絞合，以免引起交叉干擾。光耦合器L1可輸入脈沖封鎖信號(hào)，當(dāng)L1導(dǎo)通時(shí)，HLA02輸出脈沖立即被封鎖至-10V。光耦合器L2提供軟關(guān)斷報(bào)警信號(hào)，它在軀動(dòng)器軟關(guān)斷的同時(shí)導(dǎo)通光耦合器L3，提供降柵壓報(bào)警信號(hào)。使用中，通過調(diào)整電容器C5、C6、C7的值，可以將保護(hù)波形中的降柵壓延遲時(shí)間、降柵壓時(shí)間、軟關(guān)斷斜率時(shí)間調(diào)整至合適的值。在高頻應(yīng)用時(shí)，為了避免IGBT受到多次過電流沖擊，可在光耦合器L

32、2輸出數(shù)次或1次報(bào)警信號(hào)后，將輸入腳16和腳17間的信號(hào)封鎖。 小結(jié)：以上三者中，M57962AL和HL402都采用陶瓷基片黑色包裝，EXB841采用覆銅板黃色包裝，由于陶瓷基片的散熱性能和頻率特性比覆銅板好，HL402的負(fù)載能力和散熱性能最好，加之合理的布局設(shè)計(jì)，在三者中的工作頻率最高，保護(hù)功能最全，而EXB841和M57962AL都沒有降柵壓保護(hù)功能。另外，HL402和M57962AL提供負(fù)偏壓的穩(wěn)壓管，放于外部，既有靈活性又提高了可靠性，而EXB841的穩(wěn)壓管在內(nèi)部，經(jīng)常因穩(wěn)壓管的損壞而失效。因此，HL402憑借其優(yōu)越的性能可以彌補(bǔ)另外兩者的缺陷。 24 GH-039模塊的分析 GH-0

33、39采用單列直插式12腳封裝，功耗低、工作中發(fā)熱很小，可以高密度使用它采用單電源工作，內(nèi)置高速光耦合器，帶有軟關(guān)斷過流保護(hù)電路，過流保護(hù)除閉鎖自身輸出外，還給出供用戶使用的同步輸出端。它可以用來直接驅(qū)動(dòng)300A/600V以下的IGBT模塊。 其內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖7所示，工作原理與EXB和M57系列模塊相類似，這里不再贅述。而與EXB系列和M57系列的模塊不同的是該模塊已含有保護(hù)后發(fā)送報(bào)警或動(dòng)作信號(hào)的光耦合器，所以使用中不需要像EXB和M57系列的模塊外接光耦合器，因而更加方便，其性能比EXB和M57系列的模塊在保護(hù)性能上更加優(yōu)越；在可靠性方面，由于GH-039是單電源供電，不能提供負(fù)偏壓，從而導(dǎo)致ICBT不能可靠地關(guān)斷。與HL402相比，CH-039保護(hù)功能還不完善，它也同