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考虑篇幅限制,本次内容分为3部分。
(1) 绝缘栅双极性晶体管(IGBT)原理介绍及部分术语定义;
(2)IGBT双脉冲实验;
(3)IGBT及隔离驱动数据书册解读。
功率器件驱动中需要对控制电路和功率电路进行电气隔离,常用的隔离方式有三种,分别为电容隔离,变压器隔离和光耦隔离。不同厂家所选择的隔离方案各不相同,下面谈谈采用无磁芯变压器隔离的器件,该器件的特性包括:(1)2A的轨至轨输出电流;(2)内置保护有Vce饱和电压检测、短路钳位、主动关断和有源密勒钳位;(3)28V绝对最大供电电压;(4)195/190ns最大传输延迟;(5)100kV/us共模瞬态抑制;(6)12/11V输出低电压闭锁等。内部框图如图1所示。
Pin2:去饱和保护。开关管导通时,监测IGBT的集电极―发射极电压Vce,若Vce大于设定的电压(9V),K3输出高电平,退饱和保护被触发,IGBT被关断。为了保护的可靠性,端口增加了消隐时间,时间长短由外部电容进行调节。
Pin7:密勒钳位。由于存在弥勒效应,关断时Vce电压变化率经电容Cgc电容耦合,在门极产生电压尖峰,导致误导通。为了解决半桥驱动中的串扰问题,增加了弥勒钳位功能。IGBT关断时,门极电压小于设置的关断电压(2V),Pin7引脚内部MOS导通,门极接地,抑制串扰电压。
Pin12:准备就绪。正常工作时,该引脚输出准备就绪信号,输出形式为开漏输出。
Pin13:故障输出,低电平有效。低电压保护和驱动信号经过与门接入编码器及退饱和信号经过编码后传输至控制侧进行解码,解码后的信号接入SR触发器S端,Q端输出高电平,Pin13引脚内部MOS管导通,输出低电平。Pin13输出低电平表示驱动发生故障。
Pin14:重置输入,低电平有效。Pin14引脚输入低电平,信号接至SR触发器R端,当R端为高电平,SR触发器被复位,输出低电平,Pin13内部MOS管关断,引脚输出高电平。
应用示意图如图2所示。