多功能型的大功率igbt驱动保护电路除了提供直接驱动igbt的功能之外,还可以提供完善的保护功能,如hcpl-316j、m57962等,如图2和图3所示,它们一般采用混合厚膜封装技术或者采用集成封装技术,可以直接兼容cmos/ttl电平。工程师进行设计时一般只需要配上隔离电源电路、死区控制电路、逻辑处理电路、门极驱动电阻等,就可以成为一个较为完整的大功率igbt驱动保护电路。
m57962、hcpl-316j等驱动器本身具有较完整的保护功能,集成度高。其最大的优点是使开发人员的工作得到简化,而且可靠性高,非常适于多路驱动的场合。但是由于它们的驱动能力也有限,如果驱动更高功率的igbt,也需要外接更大的功率缓冲电路。
m57962、hcpl-316j等驱动器一般提供软关断功能,在需要保护igbt退出过流、短路状态时,这个功能非常重要,它可以使igbt的npnp四层结构免于进入“可控硅栓锁”状态。此外像hcpl-316j等驱动器还具备欠压锁定保护功能,这大大简化了设计者的工作。
.3 全功能型
全功能型的大功率igbt驱动保护电路除了具有各类完善的保护功能之外,还都无一例外地配置了dc/dc隔离电源,
3 大功率igbt驱动保护电路的功能
根据不同的应用需要,大功率igbt驱动保护电路可以由多个功能组成一个相对完整的独立子系统。该系统的主要任务是完成“接口”工作:
3.1 隔离功能
由于产生波形逻辑的控制电路与功率主回路之间存在电平差异,而且功率主回路存在非常高的电磁干扰,这就需要进行信号传递的隔离及电源供给的隔离。信号隔离有两种方式:光耦隔离方式及脉冲变压器隔离方式。
光耦隔离方式的优点是转换电路简单,易于应用。由于上升延时及下降延时在500ns左右的量级,所以适用在频率较低的领域。如果需要故障回传到主控系统,则需要另外一路光耦。为了方便使用,也有将这两个光耦集成在一个封装之内的产品,如hcpl-316j等等。目前市场上光耦隔离方式的最大工作隔离电压viorm在3500v左右。
脉冲变压器隔离方式的转换电路相对复杂,一般需要使用专用集成电路,但是由于其运行速度高,适用在频率较高的领域,而且故障回传不需要其它绕组,隔离通道相对简单。只要空间位置允许,变压器隔离可以因为绕制工艺的改进做到非常高。此外一些对动态的隔离有要求的应用场合,要求隔离电路的dv/dt耐量非常高,而使用脉冲变压器隔离则可以达到75kv/μs以上的水平。
电源供给隔离一般采用不共地的dc/dc变换器,其变压器隔离耐压一般是母线电压的3倍以上,变换器的二次侧必须能够提供正负电源。
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