大功率的mosfet和igbt驅(qū)動(dòng)芯片(參考版)
2024-09-11 12:07本頁面
【正文】 。4）正弦波逆變電源輸出正弦波的失真度與輸出濾波器的參數(shù)有密切關(guān)系，設(shè)計(jì)中應(yīng)合理地選取濾波器的截止頻率，并照顧逆變電源最高輸出頻率的需要，濾波電感及電容應(yīng)滿足式中：fc為濾波器的截止頻率，取值為最高輸出頻率的5～10倍。3）大功率IGBT逆變器的保護(hù)電路設(shè)計(jì)對(duì)其可靠工作具有非常重要的作用，應(yīng)充分重視。3 結(jié)語1）大功率IGBT因具有工作頻率較高，驅(qū)動(dòng)電路功率小，工作損耗小等優(yōu)點(diǎn)，加之有專用的驅(qū)動(dòng)電路可使驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)簡化，可靠性提高，因此，可方便地用于變頻電源中。通過了海裝電子部組織的專家鑒定，還通過了中國電子產(chǎn)品可靠性與環(huán)境試驗(yàn)研究所質(zhì)量檢測(cè)中心（即信息產(chǎn)為部五所）的可靠性和電磁兼容性鑒定、環(huán)境試驗(yàn)檢測(cè)。強(qiáng)化產(chǎn)品的絕緣設(shè)計(jì)，確保產(chǎn)品的安全性。 軟件控制在算法上采用SPWMT和PID算法以及模糊控制邏輯、動(dòng)態(tài)查表法，使系統(tǒng)響應(yīng)更快，保護(hù)功能更強(qiáng)，可靠性大大提高。30Hz）。 顯示及按鍵控制電路顯示及按鍵控制電路的功能是在主控電路的控制下，顯示系統(tǒng)的工作狀態(tài)，如電壓、電流、頻率等，并可通過按鍵改變輸出電壓的幅度（改變范圍為額定輸出電壓的177。 輔助控制電路輔助控制電路的作用是根據(jù)主控電路發(fā)出的控制信號(hào)，依次控制接觸器K2，K3，K4的吸合及分?jǐn)?，保證主電路依正確的順序加電，在保護(hù)電路工作時(shí)切斷主電路的供電電源。這是一種較先進(jìn)的過流測(cè)控方式。過流保護(hù)是驅(qū)動(dòng)電路具有的重要功能之一，SKHI采用監(jiān)測(cè)IGBT集射極電壓VCE來測(cè)控過流，原理圖見圖4。為提高高開通和關(guān)斷速度，減少驅(qū)動(dòng)器損耗，SKHI驅(qū)動(dòng)器的輸出級(jí)采用MOSFET對(duì)管以減少連接線路上的電阻。作為電壓型控制的IGBT不需要柵極驅(qū)動(dòng)電流，但由于柵極輸入端有一個(gè)大電容，使在驅(qū)動(dòng)時(shí)形成一很窄的脈沖柵極驅(qū)動(dòng)電流，且IGBT容量越大，該脈沖電流的峰值越大，例如，200A/。為充分利用IGBT的優(yōu)良性能，保證系統(tǒng)能安全可靠地工作，驅(qū)動(dòng)電路也選用西門康公司的SKHI系列驅(qū)動(dòng)器。德國西門康（SEMIKRON）公司生產(chǎn)的SKM系列IGBT功率模塊，在芯片制造工藝、內(nèi)部布局、基板選擇等方面有獨(dú)到之處，不必使用RCD吸收電路，SOA（安全工作區(qū)）曲線為矩形，不必負(fù)壓關(guān)斷，并聯(lián)時(shí)能自動(dòng)均流，短路時(shí)電流自動(dòng)抑制，開關(guān)損耗不隨溫度正比增加，正溫度特性曲線。 驅(qū)動(dòng)電路IGBT的柵極驅(qū)動(dòng)電壓可由不同的驅(qū)動(dòng)電路提供，選擇驅(qū)動(dòng)電路時(shí)，應(yīng)考慮驅(qū)動(dòng)電路的電源要求，器件關(guān)斷偏置的要求，柵極電荷的要求，耐固性要求，保護(hù)功能等因素。為了保證系統(tǒng)安全可靠地運(yùn)行，充分發(fā)揮單片機(jī)的強(qiáng)大控制功能，由主控制電路對(duì)系統(tǒng)的關(guān)鍵器件和關(guān)鍵參數(shù)，例如過壓、欠壓、過流、過載、輸出短路、過熱等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)工作狀態(tài)的自診斷并對(duì)故障進(jìn)行相應(yīng)的聲光報(bào)警。在控制算法上采用模糊控制算法。它采用INTEL公司的16位單片機(jī)87C196MC作為控制核心。逆變電源主電路的工作原理可歸納如下：三相（或單相）交流市電經(jīng)EMI濾波器濾波后，由整流橋模塊U整流，再經(jīng)電容濾波，加至由IGBT構(gòu)成的橋式逆變電路，該直流高壓經(jīng)逆變電路逆變?yōu)槊}寬按正弦波規(guī)律變化的高頻脈沖波，再由輸出濾波器濾掉高頻諧波，得到中頻正弦波，最后由變壓器隔離、變壓（升壓或降壓）后提供給負(fù)載。C3及C4用來抑制IGBT通斷過程中因電路中電感的存在引起的尖峰脈沖電壓Ldi/dt，保證主功率開關(guān)器件IGBT不因承受過高的尖峰脈沖電壓而擊穿損壞。S為霍爾電流傳感器，對(duì)逆變電源的直通及短路保護(hù)提供一取樣信號(hào)。濾波電容C1及C2用來對(duì)整流后的電壓進(jìn)行濾波，以保證提供給逆變橋的電壓為平直的直流電壓。接觸器K3和電阻R1構(gòu)成軟起動(dòng)電路，其作用是在系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，通過電阻R1緩慢地對(duì)電容C1及C2充電，防止直接啟動(dòng)時(shí)由于電容器C1及C2上初始電壓為零，導(dǎo)致整流橋模塊承受過大的電流沖擊而損壞，當(dāng)電容C1及C2上的電壓充到一定值時(shí)，接觸器K3動(dòng)作，其觸點(diǎn)將電阻R1短接。L為EMI濾波器，用以濾掉電網(wǎng)中的干擾和消除逆變電源對(duì)電網(wǎng)的干擾。 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 ） 。 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 。 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) 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 。 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 ， 例 如 ， 對(duì) 于 M57962L來 說 ， Rg的 允 許 值 在 5 Ω 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 。 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 。 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 。2. 3 M579..Series（ MITSUBISHI公 司 生 產(chǎn) ） 圖 8給 出
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