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        IGBT和MOSFET器件的隔離驅動技術

        作者: 時間:2012-03-15 來源:網絡 收藏
        3.2 使用

          產品絕大部分是使用來隔離輸入的驅動信號和被驅動的絕緣柵器件,采用厚膜或PCB工藝制成,部分阻容元件由引腳接入。這種產品主要用于的驅動,因具有電流拖尾效應,所以光耦驅動器無一例外都是負壓關斷。

          目前市售的光電耦合型驅動器產品,主要有FUJI公司的EXB8XX系列、MISUBISHI公司的M579XX系列、英達公司的HR065和西安愛帕克電力電子有限公司的HL402B等,以及北京落木源電源技術有限公司的TX-KA系列。KA系列驅動器保護功能完善、工作頻率較高、用戶可調參數多、價格便宜,并能與多種其它類型的驅動器兼容。

          此類產品,由于的速度限制,一般工作頻率都在50KHz以下(TX-KA的某些產品可達80K)。它們的優點是,大部分具有過流保護功能,其過電流信號是從的管壓降中取得的;共同的缺點是需要一個或兩個獨立的輔助電源,因而使用較為麻煩。

          由于成本問題,該類產品價格稍高,因此只適用于在大功率電源中驅動IGBT模塊,在中小功率領域難以推廣使用。

        3.3 變壓器隔離、一路電源輸入,自帶DC-DC輔助電源的驅動器

          目前有CONCEPT公司的2SD315A和SEMIKRON公司的SKH122,使用兩個傳遞半橋驅動信號,需要一路電源輸入,自帶一個DC-DC電源提供驅動所需的兩個輔助電源,輸入的驅動信號質量不錯,驅動能力也很強,但由于結構復雜,因而體積較大,價格不菲,只適用于大功率電源中。

          北京落木源公司也開發了一款變壓器隔離的驅動器,型號為KB101,可以工作在較高的頻率上,但是需要用戶提供輔助電源。

        3.4 調制型自給電源的變壓器器[3]

          這類產品,典型的如UNITRODE公司的UC3724/25集成電路對,其中3724與驅動源相連,3725與被驅動的絕緣柵器件相連,3724與3725之間由用戶接入一個。它采用的是高頻調制技術,在UC3724中將PWM信號調制到約1MHz的載波上,送到隔離的初級,次級輸出信號在UC3725中通過直接整流得到自給電源,通過解調取得原PWM信號,這種驅動器集成化較比較好,但由于載波頻率不夠高,因而總的延遲時間稍長。

        3.5 分時技術培訓自給電源的變壓器隔離驅動器[4]

          這是一種新技術產品,如國內的北京落木源電子技術有限公司生產的TX-KC、KD系列驅動器,目前有適合單管、半橋、雙正激、同步整流和IGBT等近二十種型號。

          在我們研制的20KW逆變焊機中項目中,功率器件的驅動片就采用了TX-KD301半橋驅動器,用該驅動片驅動200A/1200V IGBT,在實際應用中收到了良好效果。電路加載過程中波型正確,振蕩小,在重載下無畸變,使共態導通的可能大大降低,長時間工作發熱量較小。該產品使用兩年來,未發生任何故障。大大提高了產品的可靠性。

          與設計者自己搭接的驅動電路相比,此類驅動器自身無需單獨的供電電源,關斷采用負壓,抗干擾能力強,驅動延遲小,可在占空比5%-95%的范圍內工作,驅動器的輸入信號與輸出的柵極驅動脈沖是電氣隔離的,因此適用于多種電路拓撲,種類較多,價格比較低廉,既有適合中大功率電源的,也有適用于小功率模塊電源的驅動器,因此比較適用于需要隔離的MOS管驅動。

        4 結束語

          開關電源中功率管的驅動對整個電源的正常工作有著很大的作用,因此電源設計師往往要花費不少精力去設計或選擇成品驅動器。以前市場上隔離驅動器都是用于驅動大功率IGBT的,中小功率的隔離驅動器未見有產品出售,原因在于中小功率的電源不允許使用昂貴的驅動組件。現在,北京落木源電子有限公司不僅提供了多種具有保護功能的IGBT驅動器,還提供了一系列雖然不具保護、但價格低廉的隔離驅動器,增加了用戶的選擇余地。

          需要特別提及的是,在成品驅動組件的使用中,許多應用細節,如輸入緩沖器的設備、柵極電阻的選擇、輸出引線的絞合等,以及產品說明書中的各項具體要求,都必須引起充分的注意,否則很可能產生各類驅動問題,從而使電源整機無法正常工作,甚至產生共態導通燒壞器件。


        參考文獻

        [1] Steve Clemente,Gate driver Characteristics and Requirements for HEXFET Power Mosfets,IR Application Note AN-937。
        [2] 陳亞寧,絕緣柵器件的隔離驅動器,中國發明專利,ZL95101392.0,1995.02.15.
        [3] John A.O’Connor.Unique chip Pair Simplifies Isolated High Side Switch Drive.Unitrode Application Note U-127.
        [4] 北京落木源電子技術有限公司,WWW.pwrdriver.com./tech/newprinciple.htm

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