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文档简介
逆变器的驱动 本讲主要内容 1 逆变器驱动电路的基本任务 2 逆变器驱动电路的要求 3 逆变器驱动电路的原理 4 常用逆变器驱动芯片的使用方法 本讲要求 1 掌握逆变器驱动电路的作用 2 掌握逆变器驱动电路的要求 3 掌握逆变器驱动电路的基本原理 4 掌握TLP250 IR2110 IR2130三种驱动芯片的原理及使用方法 1 驱动电路的基本任务 驱动电路是主电路与控制电路之间的接口电路 驱动电路的基本任务是将信息电子电路传来的信号转换为加在器件控制回路中的电压或者电流 2 驱动电路的要求 具有一定的功率 使器件能够可靠地开通或关断 具有尽可能短的开关时间和尽可能小的开关损耗 具有电气隔离环节 一般采用光隔离或磁隔离 工作可靠 具有较低的成本 3 驱动电路的分类 按照驱动电路加在电力电子器件控制端和公共端之间信号的性质 可以将电力电子器件分为电流驱动型和电压驱动型两类 驱动电路具体形式可为分立元件的 但目前的趋势是采用专用集成驱动电路 驱动电路常称为触发电路 4 典型全控型器件的驱动电路 输入正负电源VCC 电气隔离环节 光耦 电压放大环节 运算放大器A 功率放大环节 推挽电路V2 V3 电压驱动型器件的驱动电路 电力MOSFET和IGBT是电压驱动型器件 为快速建立驱动电压 要求驱动电路具有较小的输出电阻 使电力MOSFET开通的栅源极间驱动电压一般取10 15V 使IGBT开通的栅射极间驱动电压一般取15 20V 关断时施加一定幅值的负驱动电压 一般取 5 15V 有利于减小关断时间和关断损耗 在栅极串入一只低值电阻 数十欧左右 可以减小寄生振荡 该电阻阻值应随被驱动器件电流额定值的增大而减小 电力MOSFET 包括电气隔离和晶体管放大电路两部分 当无输入信号时高速放大器A输出负电平 V3导通输出负驱动电压 当有输入信号时A输出正电平 V2导通输出正驱动电压 电力MOSFET的一种驱动电路 5 MOSFET和IGBT的集成驱动芯片 TLP250 IR2110 IR2130HCPL 316 EXB841 中国落木源电子的系列产品 6 集成芯片TLP250的原理 TLP250是东芝公司生产的光电耦合器 它是具有驱动能力的快速光耦 可以驱动50A的IGBT或MOSFET TLP250的最大输入电流为20mA 最大输出电流为1 5A 芯片的工作电压为10V 35V 一般取20V TLP250的内部结构图及管脚定义如下 TLP250的原理 TLP250组成的驱动电路原理 7 集成芯片IR2110的原理 IR2110是国际整流器 IR 公司生产的高压芯片 一片IR2110可以同时驱动一个桥臂的两个全控型电力电子器件 MOSFET或IGBT 只需要一路输入电源 IR2110的内部结构图 IR2110的管脚定义 LO 引脚1 低端输出 COM 引脚2 公共端 Vcc 引脚3 低端固定电源电压 Nc 引脚4 空端 Vs 引脚5 高端浮置电源偏移电压 VB 引脚6 高端浮置电源电压 HO 引脚7 高端输出 Nc 引脚8 空端 VDD 引脚9 逻辑电源电压 HIN 引脚10 逻辑高端输入 SD 引脚11 关断 LIN 引脚12 逻辑低端输入 Vss 引脚13 逻辑电路地电位端 其值可以为0V Nc 引脚14 空端 IR2110的驱动原理 IR2110基于自举技术设计 只需单电源就可同时驱动一个桥臂的两个开关管 图中C1 VD1分别为自举电容和二极管 C2为VCC的滤波电容 假定在S1关断期间C1已充到足够的电压 VC1 VCC 当HIN为高电平时VM1开通 VM2关断 VC1加到S1的门极和发射极之间 C1通过VM1 Rg1和S1门极栅极电容Cgc1放电 Cgc1被充电 此时VC1可等效为一个电压源 当HIN为低电平时 VM2开通 VM1断开 S1栅电荷经Rg1 VM2迅速释放 S1关断 经短暂的死区时间 td 之后 LIN为高电平 S2开通 VCC经VD1 S2给C1充电 迅速为C1补充能量 如此循环反复 8 集成芯片IR2130的原理 IR2130是国际整流器 IR 公司生产的高压芯片 一片IR2130可以直接驱动一个中小容量的6个全控型电力电子器件 MOSFET或IGBT 并且也只需要一路输入电源 IR2130实质上就是内部有三片IR2110芯片 其原理与IR2110相同 IR2130可输出的最大正向峰值驱动电流为250mA 而反向峰值驱动电流为500mA IR2130的内部结构图 IR2130输入输出真值表 IR2110的管脚定义 VB1 VB3 是悬浮电源连接端 通过自举电容为3个上桥臂功率管的驱动器提供内部悬浮电源 VS1 VS3是其对应的悬浮电源地端 HIN1 HIN3 LIN1 LIN3 逆变器上桥臂和下桥臂功率管的驱动信号输入端 低电平有效 ITRIP 过流信号检测输入端 可通过输入电流信号来完成过流或直通保护 CA CAO Vso 内部放大器的反相端 输出端和同相端 可用来完成电流信号检测 H01 H03 L01 L03 逆变器上下桥臂功率开关器件驱动器信号输出端 FAULT 过流 直通短路 过压 欠压保护输出端 该端提供一个故障保护的指示信号 它在芯片内部是漏极开路输出端 低电平有效 Vcc Vss 芯片供电电源连接端 Vcc接正电源 而Vss接电源地 IR2130的驱动原理 IR2130基于自举技术设计 只需单电源就可同时驱动一个桥臂的两个开关管 9 逆变器的辅助电源 在桥式逆变电路中 一个桥臂上下两个开关管的电源应该各自独立 两个桥臂的上桥臂开关管
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