在分立式IGBT驅動(dòng)電路中,分立元件多、結構復雜、保護電路復雜、可靠性和性能都比較差,因此在實(shí)際應用中大多數采用集成驅動(dòng)電路。常用的有三菱公司的M597系列(如M57962L和M57959L)、富士公司的EXB系列(如EXB840、EXB841、EXB850和EXB851)、東芝公司的TLP系列、法國湯姆森公司的VA4002集成電路等應用都很廣泛。同一系列的不同型號其引腳和接線(xiàn)基本相同,只是適用被驅動(dòng)器件的容量和開(kāi)關(guān)頻率以及輸入電流幅值等參數有所不同。
在一般較低性能的三相電壓源逆變器中,各種與電流相關(guān)的性能控制,通過(guò)檢測直流母線(xiàn)上流入逆變橋的直流電流即可,如變頻器中的自動(dòng)轉矩補償、轉差率補償等。同時(shí),這一檢測結果也可以用來(lái)完成對逆變單元中IGBT實(shí)現過(guò)流保護等功能。因此在這種逆變器中,對IGBT驅動(dòng)電路的要求相對比較簡(jiǎn)單,成本也比較低。這種類(lèi)型的驅動(dòng)芯片主要有東芝公司生產(chǎn)的TIP250,夏普公司生產(chǎn)的PC923等。TLP250包含一個(gè)GaAIAs發(fā)光二極管和一個(gè)集成光檢測器,8腳雙列封裝結構。TLP250的典型特征如下:
1)輸入閾值電流(IF):5mA(最大)。
2)電源電流(Icc):llmA(最大)。
3)電源電壓(Vcc):10~35V。
4)開(kāi)關(guān)時(shí)間(tPLH/tPHL):0.5μs(最大)。
5)隔離電壓:2500Vpms(最。。
使用TLP250時(shí)應在引腳8和5問(wèn)連接一個(gè)0.1μF的陶瓷電容來(lái)穩定高增益線(xiàn)性放大器的工作,提供的旁路作用失效會(huì )損壞開(kāi)關(guān)性能,電容和光耦合器之間的引線(xiàn)長(cháng)度不應超過(guò)lcm。TLP250使用特點(diǎn)如下:
1) TLP250輸出電流較小,對較大功率IGBT實(shí)施驅動(dòng)時(shí),需要外加功率放大電路。
2) 由于流過(guò)IGBT的電流是通過(guò)其他電路檢測來(lái)完成的,而且僅檢測流過(guò)IGBT的電流,這就有可能對于IGBT的使用效率產(chǎn)生一定的影響,比如IGBT在安全工作區時(shí),有時(shí)出現的提前保護等。
3) 要求控制電路和檢測電路對于電流信號的響應要快,一般由過(guò)電流發(fā)生到IGBT可靠關(guān)斷應在10μs以?xún)韧瓿伞?/p>
4) 當過(guò)電流發(fā)生時(shí),TLP250得到控制器發(fā)出的關(guān)斷信號,對IGBT的柵極施加一負電壓,使IGBT硬關(guān)斷。這種主電路的dv/dt比正常開(kāi)關(guān)狀態(tài)下大了許多,造成了施加于IGBT兩端的電壓升高很多,有時(shí)就可能造成IGBT的擊穿。
由集成電路TLP250構成的驅動(dòng)電路如圖1所示。TLP250內置光耦合器的隔離電壓可達2500V,上升和下降時(shí)間均小于0 5μs,輸出電流達0.5A,可直接驅動(dòng)50A/1200V以?xún)鹊腎GBT。外加推挽放大晶體管后,可驅動(dòng)電流容量更大的IGBT。TLP250構成的驅動(dòng)器體積小,價(jià)格便宜,是不帶過(guò)電流保護的IGBT驅動(dòng)器中較理想的產(chǎn)品。由于TLP250不具備過(guò)電流保護功能,當IGBT過(guò)電流時(shí),通過(guò)控制信號關(guān)斷IGBT,IGBT中電流的下降很陡,且有一個(gè)反向的沖擊。這將會(huì )產(chǎn)生很大的di/dt和開(kāi)關(guān)損耗,而且對控制電路的過(guò)流保護功能要求很高。
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如圖9-53
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