[信息與通信]第9章 電力電子器件應(yīng)用的共性問(wèn)題-文庫(kù)吧
2025-01-30 17:36 本頁(yè)面
【正文】 IGBT開(kāi)通的柵射極間驅(qū)動(dòng)電壓一般取 15 ~ 20V。 ◆ 關(guān)斷時(shí)施加一定幅值的負(fù)驅(qū)動(dòng)電壓（一般取 5 ~ 15V）有利于減小關(guān)斷時(shí)間和關(guān)斷損耗。 ◆ 在柵極串入一只低值電阻（數(shù)十歐左右）可以減小 寄生振蕩 ，該電阻阻值應(yīng)隨被驅(qū)動(dòng)器件電流額定值的增大而減小。 ◆ 電力 MOSFET ? 包括 電氣隔離 和 晶體管放大電路 兩部分；當(dāng)無(wú)輸入信號(hào)時(shí) 高速放大器 A輸出負(fù)電平， V3導(dǎo)通輸出負(fù)驅(qū)動(dòng)電壓，當(dāng)有輸入信號(hào)時(shí) A輸出正電平， V2導(dǎo)通輸出正驅(qū)動(dòng)電壓。 ? 專為驅(qū)動(dòng)電力 MOSFET而設(shè)計(jì)的混合集成電路有三菱公司的 M57918L，其輸入信號(hào)電流幅值為 16mA，輸出最大脈沖電流為 +2A和 3A，輸出驅(qū)動(dòng)電壓+15V和 10V。 10/75 一、驅(qū)動(dòng)條件： 門(mén)極驅(qū)動(dòng)電路的正偏壓 VGS，負(fù)偏壓－ VGS，門(mén)極電阻 RG的大小，決定 IGBT的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特性，如：通態(tài)電壓、開(kāi)關(guān)時(shí)間、開(kāi)關(guān)損耗、短路能力、電流 di/dt及 dv/dt。 IGBT器件的驅(qū)動(dòng)電路 11/75 1．正偏電壓 VGS的影響 VGS增加時(shí)，通態(tài)壓降下降，開(kāi)通時(shí)間縮短，開(kāi)通損耗減小，但 VGS增加到一定程度后，對(duì) IGBT的短路能力及電流 di/dt不利，一般 VGS不超過(guò) 15V。（ 12V~15V） 12/75 2．負(fù)偏壓－ VGS的影響： 門(mén)極負(fù)偏壓可以減小漏極浪涌電流，避免發(fā)生鎖定效應(yīng)，但對(duì)關(guān)斷特性影響不大。如圖： 13/75 3．門(mén)極電阻 RG的影響： 當(dāng)門(mén)極電阻 RG增加時(shí)， IGBT的開(kāi)通與關(guān)斷時(shí)間增加，進(jìn)而使每脈沖的開(kāi)通能耗和關(guān)斷能損也增加。 但 RG減小時(shí)， IGBT的電流上升率 di/dt增大，會(huì)引起IGBT的誤導(dǎo)通，同時(shí) RG電阻的損耗也增加。 一般，在開(kāi)關(guān)損耗不太大的情況下，選較大的電阻 RG。 14/75 4． IGBT驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)要求： (1)由于是容性輸入阻抗，因此 IGBT對(duì)門(mén)極電荷集聚很敏感，驅(qū)動(dòng)電路必須很可靠，要保證有一條低阻抗值的放電回路。 (2)用低內(nèi)阻的驅(qū)動(dòng)源對(duì)門(mén)極電容充放電．以保證門(mén)極控制電壓 VGS有足夠陡峭的前后沿，使 IGBT的開(kāi)關(guān)損耗盡量小。另外 IGBT開(kāi)通后，門(mén)極驅(qū)動(dòng)源應(yīng)提供足夠的功率使 IGBT不致退出飽和而損壞。 (3)門(mén)極電路中的正偏壓應(yīng)為 +12~+15V；負(fù)偏壓應(yīng)為－ 2~－ 10V。 (4)IGBT多用于高壓場(chǎng)合，故驅(qū)動(dòng)電路應(yīng)與整個(gè)控制電路在電位上嚴(yán)格隔離。 (5)門(mén)極驅(qū)動(dòng)電路應(yīng)盡可能簡(jiǎn)單實(shí)用，具有對(duì) IGBT的自保護(hù)功能，并有較強(qiáng)的抗于擾能力。 (6)若為大電感負(fù)載， IGBT的關(guān)斷時(shí)間不宜過(guò)短，以限制 di/dt所形成的尖峰電壓，保證 IGBT的安全。 15/75 二、驅(qū)動(dòng)電路： 在滿足上述驅(qū)動(dòng)條件下來(lái)設(shè)計(jì)門(mén)極驅(qū)動(dòng)電路， IGBT的輸入特性與 MOSFET幾乎相同，因此與 MOSFET的驅(qū)動(dòng)電路幾乎一樣。 注意： 1． IGBT驅(qū)動(dòng)電路采用正負(fù)電壓雙電源工作方式。 2．信號(hào)電路和驅(qū)動(dòng)電路隔離時(shí)，采用抗噪聲能力強(qiáng)，信號(hào) 傳輸時(shí)間短的快速光耦。 3．門(mén)極和發(fā)射極引線盡量短，采用雙絞線。 4．為抑制輸入信號(hào)振蕩，在門(mén)源間并聯(lián)阻尼網(wǎng)絡(luò)。 16/75 17/75 18/75 三、常用 PWM控制芯片： TL494， SG3524， SG1525， MC3520， MC34060， VC1840， SL64等。 四、 IGBT專用驅(qū)動(dòng)模塊： 大多數(shù) IGBT生產(chǎn)廠家為了解決 IGBT的可靠性問(wèn)題，都生產(chǎn)與其相配套的混合集成驅(qū)動(dòng)電路，如三菱公司的 M579系列（如 M57962L和 M57959L）和富士公司的 EXB系列（如EXB8 EXB84 EXB850和 EXB851）、日本東芝的 TK系列，美國(guó)庫(kù)托羅拉的 MPD系列等。這些專用驅(qū)動(dòng)電路抗干擾能力強(qiáng)，集成化程度高，速度快，保護(hù)功能完善，可實(shí)現(xiàn)IGBT的最優(yōu)驅(qū)動(dòng)。 富士的 EXB841快速驅(qū)動(dòng)電路 19/75 由放大電路，過(guò)流保護(hù)電路， 5V基準(zhǔn)電壓源電路組成。 具有過(guò)流緩關(guān)斷功能。 20/75 EXB851應(yīng)用電路 21/75 驅(qū)動(dòng)信號(hào)延時(shí)小于 。 如果 IGBT的集電極產(chǎn)生過(guò)大的電壓脈沖，增加 IGBT門(mén)極的串聯(lián)電阻。 缺點(diǎn)：過(guò)流保護(hù)閥值過(guò)高， Vce7V時(shí)動(dòng)作，此時(shí)已遠(yuǎn)大于飽和壓降；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(kāi)關(guān)頻率較高、負(fù)載過(guò)大時(shí)，關(guān)斷就顯得不可靠；無(wú)過(guò)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(guò)程被輸入的關(guān)斷信號(hào)所打斷。 22/75 M57962L型 IGBT驅(qū)動(dòng)器的原理和接線圖 三菱驅(qū)動(dòng)模塊 M57962L 23/75 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)?M57962AL可輸出一 10V的偏壓，使得 IGBT可靠地關(guān)斷；另外，M57962AL具有過(guò)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(wú)法調(diào)節(jié)。所以M57962AL較 EXB841更安全、可靠。 24/75 Hcpl316j 25/75 欠壓鎖定保護(hù) 過(guò)流保護(hù)功能 同 EXB841和 M57962AL一樣無(wú)降柵壓保護(hù)。因此， GH039驅(qū)動(dòng)模塊也是有缺陷的。 26/75 IR系列驅(qū)動(dòng)器 IR系列驅(qū)動(dòng)器采用了不隔離的驅(qū)動(dòng)方式，在主電路的功率器件損壞時(shí)，高壓可能直接串入驅(qū)動(dòng)器件，致使驅(qū)動(dòng)模塊及前極電路損壞。 27/75 UC37系列驅(qū)動(dòng)器 該系列驅(qū)動(dòng)器一般由UC3726和 UC3
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