驱动死区隔离的设置(见图7阴影部分)对于半桥、全桥主回路来说是非常重要的。它一般是使用r、c电路来实现的。r、c电路的优点是简单,抗干扰能力强,缺点是容易受温度影响,成本较高,需要占据宝贵的pcb板件的面积,死区时间的调整间隔偏大。
针对上述r、c电路的缺点,很多具有开发能力的用户愿意使用“数字”的方式来获得死区。其最大的优点是温度稳定性好,由于调整步距仅仅与时钟信号频率有关,可以做到很精细,利于优化算法及主回路系统。
3.3 驱动功率的缓冲功能
对于输出额定电流在100a以上的igbt来说,虽然属于具有高阻输入的场控器件,但是由于寄生电容的存在以及弥勒效应,在短时内(微秒或亚微秒)需要向igbt的输入端输入或抽出较大的电流,从几百毫安到十几个安培不等,视igbt及主回路的参数来确定。因此在功率容量上普通的逻辑电路及逻辑缓冲电路均无法胜任,需要专门设计的功率缓冲电路来解决。这一类功率缓冲电路基本都是采用图腾柱输出级。很多产品选用双极型器件如m57962l等,也有选用单极型器件的如2sd315ai等,更有采用混合型器件,其上管选用双极型器件,下管选用单极型器件如hcipl-316j等等。为了满足瞬间能够源出、吸入十几个安培,去耦电容的选择及布局显得极为重要。一般选用具有良好高频特性的独石电容,在pcb布局时要求尽量紧靠图腾柱。
功率缓冲级的电源供给的容量也是非常重要的,视igbt的门极电荷以或门极电容参数以及主回路工作频率来确定。功率缓冲级电路如图8所示,它的隔离耐压水平与信号传递电路的耐压水平要求等同。
3.4 检测及保护功能
3.4.1 过流检测及保护
一般采用间接电压法。当igbt出现过流情况时,vce饱和压降增大,因此通过检测igbt导通时的vce饱和压降与设定的阈值进行比较就可以判断是否出现过流。为了提高抗干扰能力,出现了很多的基准设置及比较方法,避免功率主回路出现频繁“打嗝”甚至停机的现象。此外如何安全地关断一只甚至多只并联处于过流之中的igbt也需要仔细考虑,目前多数采用软关断方法避免igbt进入“栓锁”状态。
3.4.2 欠压检测及保护
一般情况下,igbt栅极电压vge需15v才能使igbt进入深饱和;如果vge低于13v,在大电流时,ce之间过高的导通压降将使igbt芯片温度急剧上升;当栅极电压低于10v,igbt将工作于线性区并且很快因过热而烧毁;因此需要对vge的电压进行欠压检测。在2ed300c17-s、skypertmpro等全功能型驱动器的二次侧上都集成了该功能。
3.4.3 温度检测及保护
在一些公司生产的igbt模块上,还集成了温度传感器,只需将该温度传感器的信号连接到驱动器的相应检测电路上,就能实现驱动器对igbt温度的检测。由于传感器安放在igbt的芯片附近,可以更加真实地反映出igbt芯片的实际温度,所以可以更加可靠地保护igbt模块。
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