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IGBT和MOSFET 器件的隔离驱动技术

时间:2014-11-21 21:32:42来源:原创 作者:admin 点击:

 

1 引言
    开关电源中大功率器件驱动电路的设计一向是电源领域的关键技术之一。普通大功率三极管和绝缘栅功率器件(场效应管IGBT绝缘栅双极性大功率管等),
    MOSFET场效应管(以及IGBT绝缘栅双极性大功率管等器件)的源-栅
    因IGBT具有电流拖尾效应,在关断时要求更好的抗干扰性,

2 隔离驱动技术现状
    为可靠驱动绝缘栅器件,目前已有集成电路,如国际整流器公司的IR2110。当
2.1 光电耦合器隔离的驱动器
    光电耦合器的优点是体积小巧,缺点是:① 反应较慢,因而具有较大的延迟时间(高速型光电耦合器

2.2 无源变压器驱动
    用脉冲变压器隔离驱动绝缘栅功率器件有无源、有源和自给电源驱动三种方法。
    无源方法

2.3 有源变压器驱动
    有源方法中的变压器只提供隔离的信号,在次级另有整形放大电路来驱动绝缘栅功率器件,当然驱动波形较好,但是

2.4 调制型自给电源的变压器隔离驱动器
    采用自给电源技术,只用一个变压器,既省却了辅助电源又能得到较快的速度,当然是不错的方法。目前自给电源的产生有调制和分时两种方法。
    调制技术是比较经典的方法,即对PWM 驱动信号进行高频(几个兆赫

2.5 分时型自给电源的变压器隔离驱动器
    分时技术是一种较新的技术,原理如上图

3 市场上的驱动器产品简介
    当前市场上的成品驱动器,按驱动信号与被驱动的绝缘栅器件的电气关系来分,可分为直接驱动和隔离驱动两种,其中隔离驱动的隔离元件有光电耦合器和脉冲变压器两种。

3.1 不隔离的直接驱动器
    在Boost、全波、正激或反激等电路中,功率开关管的源极位于输入电源的下轨,PWM IC输出的驱动信号
    目前的这类成品驱动器种类不少,如TI公司的UCC37XXX系列、TOSIBA公司的TPS28XX系列,Onsemi公司的MC3315X系列,SHARP公司的PC9xx系列,IR公司的IR21XX系列等,种类繁多,本文不作具体介绍,读者可查阅相关资料。

3.2 使用光电耦合器的隔离驱动器
    隔离驱动产品绝大部分使用光电耦合器来隔离输人的驱动信号和被驱动的绝缘栅器件,采用厚膜或PCB工艺制成,部分阻容元件由引脚接入。这种产品主要用于IGBT的驱动,因IGBT具有电流拖尾效应,
    目前市售的光电耦合型驱动器产品,主要有FUJI公司的EXB8XX系列,MITSUBISHI公司的M579XX系列,英达公司的HR065和西安爱帕克电力电子有限公司的HL402B等,以及北京落木源电子技术有限公司的TX-KA系列。KA系列驱动器保护功能完善、工作频率较高、用户可调参数多、价格便宜,并能与多种其他类型的驱动器兼容。
    此类产品,
   

3.3 变压器隔离。一路电源输入,自带DC-DC辅助电源的驱动器
    目前有CONCEPT公司的2SD315A和SEMIKRON公司的SKHI22,使用两个脉冲变压器传递半桥驱动信号,
    落木源公司也开发了一款型号为KB101的变压器隔离的驱动器,可以工作在较高的频率上,但是

3.4 调制型自给电源的变压器隔离驱动器
    这类产品,典型的如UNITRODE公司的UC3724/25集成电路对,其中UC3724与驱动源相连,UC3725与被驱动的绝缘栅器件相连,UC3724与UC3725

3.5 分时技术自给电源的变压器隔离驱动器
    这是一种新技术产品,如北京落木源电子技术有限公司生产的TX_KC、KD系列驱动器,目前有适合单管、半桥、双正激、同步整流和IGBT等近20种型号。在我们研制的20kW逆变焊机中项目中,功率器件的驱动片就采用了TX-KD301半桥驱动器,用该驱动片驱动200A/1200V IGBT,在
    与设计者自己搭接的驱动电路相比,此类驱动器自身无需单独的供电电源,关断采用负压,抗干扰能力强,驱动延迟小,可在占空比5%~95%的范围内工作,驱动器的输入信号与输出的栅极驱动脉冲是电气隔离的,

4 结语
    开关电源中功率管的驱动对整个电源的正常工作有着很大的作用,
   

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