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[原创]非隔离型自举驱动电路

IR的21XX系列MOS/IGBT驱动芯片设计的非常巧妙,可以应用为非隔离的自举驱动芯片,其好处就是使用器件少,同一个桥臂用一个驱动芯片就可以实现,不用上下桥臂隔离,一个驱动电压Vcc供电就可以驱动半个桥臂。

比如下图中就是常见的全桥逆变电路,电机驱动、逆变器、UPS等电源设备会用到这种拓扑,当然驱动的方式有很多种,不过找了下网上介绍自举驱动的不是很多,就聊一聊自举驱动电路:

自举驱动电路的参数其实都差不多,大多数都是抄的IR做的,内部结构和原理基本上一样的,就是利用了电容的储能左右,给自举电容进行充放电。在网上随便找了个IR218X系列的的驱动芯片,基本特征和参数如下图:

自举驱动工作原理:

一般650V的MOS/IGBT驱动电压上限是20V,当然也有30V的。所以一般我们给功率半导体器件设计驱动电压是12V、15V比较多,高的也有设计为17V的。

这里我们假设驱动电压Vcc是15V,半桥功率器件是NMOS。Vcc在作为MOS驱动电压的同时,也给驱动芯片IR2181供电。

自举电容C充电过程:驱动的PWM信号需要先是打开下管的驱动信号,下管首先导通后才会有给自举电容C充电的路径,Vcc经过二极管给自举电容C充电,流过下管MOS到地。自举电容的容值大小和开关频率,驱动电压,MOS管的DS电压有关系。通常情况下设计合理的自举电容值会在上述过程中被充到15V,根据Vcc的流向,电容是上正下负。

自举电容放电过程:当下管关闭,经过短暂的死区时间后,自举电容C上存储的15V电压开始放电,路径是从自举电容C的上正出发经过IR2181的VB管脚,HO驱动信号被自举电容C的电压抬高到15V,经过驱动电阻后导通半桥的上管MOS,回到自举电容的下端负极,完成对上管的驱动。

上述仅仅是简述了自举驱动的过程,实际电路设计中要考虑到很多因素的。比如自举电容的容值选择就很关键,然后是驱动电阻的选择也很重要。自举驱动电路的关键点就是利用上下管交替导通给自举电容进行了充放电,节省去电路的元器件,这种驱动电路设计简单可靠。

不知道PI有没有类似这种驱动的芯片,如有的话麻烦了解的坛友发一下PI的驱动芯片型号,也学习一下。谢谢。

如有描述错误的地方,请坛友指正,谢谢。

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2022-04-11 14:09

楼主,自举电路中电容容值选择有什么方法或者经验吗?

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2022-04-20 22:14

自举电容耐压选型有什么要求和注意事项吗

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cmdz002
LV.5
4
2022-04-23 10:25

IR的2181 MOS/IGBT驱动芯片设计的非常巧妙,可以应用为非隔离的自举驱动芯片

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2022-04-24 09:08

自举电容C充电,有什么利弊呢

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2022-04-24 09:13

自举电容的容值选择,会影响什么?如何进行容值选择?

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2022-04-24 14:05

个人认为自举电容的耐压得选取2倍供电电压,就是容值不知道怎么计算的,太大了怕短时间内无法达到驱动阈值电压,太小了不知道会怎样?

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tanb006
LV.10
8
2022-04-24 22:50

贵,而且不好买到。

最麻烦的就是一定要下管工作,上管那部分驱动才能工作。一点都不自由。而且无法调整死区时间。

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tanb006
LV.10
9
2022-04-25 22:40
@liweicheng
自举电容的容值选择,会影响什么?如何进行容值选择?

容值只要比MOS的CISS大10倍以上就能用。这里不能太大,取1微法以上的时候可能会造成自举电压降低。不过也是看使用环境的,不同的芯片自举电容有不同的选取方法。我是常用贴片电容的。220nF就够了。

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XHH9062
LV.9
10
2022-04-25 23:28

这种芯片估计也不好找了

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fda
LV.2
11
2022-04-26 22:06

这种电路设计比较简单,因此可靠性也不错,在小功率上应该有优势

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CDJ01
LV.5
12
2022-04-27 11:29

自举电容电容前面的自举二极管要考虑两个方面:耐压和反向恢复时间。

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天晴朗
LV.6
13
2022-04-27 22:05

自举电容的容值选择就很关键,大了小了都不太好

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