驱动电路设计(四)

驱动电路计划是功率半导体利用的难点,波及到功率半导体的静态进程把持及器件的维护,实际性很强。为了便利实现牢靠的驱动计划,英飞凌的驱动集成电路自带了一些主要的功效,本系列文章讲具体讲授怎样准确懂得跟利用这些功效。本文援用地点:驱动电路有两类,断绝型的驱动电路跟电平位移驱动电路,他们对电源的请求纷歧样,断绝型的驱动电路须要断绝电源,驱动集成电路个别都支撑正负电源,而电平位移驱动电路个别采取非断绝的自举电源,个别是单极性正电源。跟着IGBT技巧的开展跟体开元捕鱼官方网站系计划的优化,电平位移驱动电路利用场景越来越广,电路从600V拓展到了1200V。1200V系列驱动电流可达+/-2.3A,可驱动中功率IGBT,包含Easy系列模块。目的10kW+利用,如商用HVAC、热泵、伺服驱动器、产业变频器、泵跟风机。电平位移驱动电路只能实现功效断绝,以是非断绝的自举电路是最适合的抉择。自举电路在一些低本钱的利用中,特殊是对600V的IGBT跟一些小功率的1200V的IGBT,业界老是实验把驱动级电源的本钱降到最低。因此自举电路在这些利用中十分受欢送。典范自举电路如图1所示,自举电路仅仅须要一个15~18V的电源来给逆变器的驱动级供电,全部半桥下桥臂IGBT的驱动器都与这个电源直接相连,(见图1中的VSL引脚)。半桥上桥臂IGBT的驱动器经由过程电阻Rb跟二极管VDb连到电源(VSH引脚)上。每个驱动器的电源引脚上都有一个电容(C1跟C2)来滤波。电容器C2只给下桥臂驱动器滤波跟供给瞬态电流。图1.自举电路图1.自举电路但是,上端电容器C1另有别的的义务。电路启动时,电容器不或只是局部充电。然而当底部IGBT VT2导通后,电流畅过Rb跟VDb为C1充电且基础到达电源电压的程度。固然这个电压须要减去二极管VDb的正向电压,电阻Rb的压降跟底部IGBT VT2的导通压降。当下桥臂IGBT VT2关断时,电容器C1接地电位回升,能够满意上端驱动级所须要的电压,以是该电容也被称作自举电容。一旦VT1开明,电压产生变更,自举二极管VDb要蒙受直流母线电压。为了驱动VT1,电容器C1响应地放电。跟着接上去IGBT VT2的导通,C1散失的电荷失掉弥补,如许能轮回任务。自举电路计划很奇妙,简略好用,但可能畸形运行,须要留神一系列成绩:● 体系启动时,要保障先开明半桥的下桥臂IGBT,如许自举电容可能被充电到上桥臂所需的驱动电压的额外值。不然可能会招致不受把持的开关状况跟/或过错发生。● 自举电容器C1的容量必需充足年夜,如许能够在一个完全的任务轮回内满意上部驱动器的能量请求。● 自举电容器的电压不克不及低于最小值,不然就会呈现高压闭锁维护。● 最初给自举电容器充电时,可能呈现很年夜的峰值电流。这可能会烦扰其余电路。因而倡议用个小电阻pg电子麻将胡了免费版Rb来限度电流。● 一方面,自举二极管必需快,由于它任务的频率跟IGBT是一样的,个别用超快规复二极管,假如功率器件是SiCMOS话这个二极管可能须要SiC二极管;另一方面,它必需有充足年夜的耐压,至少跟IGBT的阻断电压一样年夜。这就象征着,600V/1200V的IGBT,就必需抉择600V/1200V的自举二极管。在抉择二极管的时间,斟酌到其额外电压跟开关频率,二极管的封装必需保障充足年夜的电气空隙跟爬电间隔。● 入选择驱动电源电压时,要斟酌自举电路的消耗,必需斟酌驱动器外部电压降以及自举二极管VDb跟电阻Rb的压降,还必需减去下桥臂IGBT VT2的饱跟电压。终极的自举电压要保障上管IGBT栅极电压不克不及太低而招致开明消耗增添(由于电压UCEsat增添)。● 高低驱动器的供电电压都是USupply。但是,上桥臂驱动器的供电电压须要减去上文提到的电压,如许招致上桥臂的IGBT VT1驱动电压老是要比下桥臂VT2要低,是在差别的正向栅极电压下开明的。因而,电压USupply拔取应该保障VT1有充足的栅极电压,而且同时VT2的栅极电压也不会变得太高。● 对自举电容器,应当选用高等效串联电阻ESR跟等效串联电感ESL的电容器(比方陶瓷电容),如许能够无效为驱动供给脉冲电流。依据须要跟利用情况,也能够选用高容量的电容(比方电解电容)与这些电容并联应用。比拟陶瓷电容,电解电容存在更高的ESR跟ESL值,以是倡议并联陶瓷电容。平日,这一计划准则也实用于下桥臂驱动器的缓冲电容C2。● 用自举电路来供给负电压的做法是不罕见的,如斯一来,就必需留神IGBT的寄生导通了---驱动器的功效---电源》)。最后须要留神的是,IGBT开关发生的dv/dt经由过程自举二极管VDb的结电容会发生共模电流,因而抉择适合的高压二极管是至关主要的。英飞凌的一些电平位移驱动电路芯片将高压自举二极管集成在芯片里,计划应该留神最年夜dv/dt不克不及超越最年夜蒙受才能。别的,二极管VDb与其串联电阻Rb独特决议充电电流,当开关频率为fSW时,能够盘算最年夜Cb。能够用上面的公式预算自举电容的值,即:
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