一种专为IGBT和MOSFET设计的驱动器

1、一种专为IGBT和MOSFET设计的驱动器    摘要：介绍了一种专为IGBT和功率MOSFET设计的电力电子驱动器件SCALE集成驱动器的性能特点和内部结构 ，给出了SCALE集成驱动器在中频臭氧发生器电源中的应用电路。 关键词：驱动电路；IGBT；功率MOSFET；中频电源；臭氧发生器 电力电子器件的驱动电路是电力电子主电路与控制电路之间的接口，是电力电子装置的重要环节，对整个装置的性能有很大的影响。采用性能良好的驱动电路可使电力电子器件工作在比较理想的开关状态，同时可缩短开关时间，减少开关损耗，这对装置的运行效率、可靠性和安全性都有重要的意义。 驱

2、动电路的常用形式是由分立元件构成的驱动电路，但目前的趋势是采用专用的集成驱动电路。集成驱动器就是由瑞士公司生产的、专为和电力提供驱动的电路。它具有多功能、低成本、易使用、可靠性好等特点。根据实际应用中对驱动性能、驱动输出通道数目、隔离等不同要求，集成驱动器具有相应的不同型号?因而可满足不同的需求。 由于各种不同型号的集成驱动器在功能、结构和使用方法上大同小异，故本文不针对某种具体型号的器件作叙述，而是对整个系列的器件的共性进行论述，以便使读者对器件有一个整体的认识，在应用时再根据具体的需要选择具体型号的芯片。本文首先介绍集成驱动器的性能特点和内部结构；然后介绍它在中频型臭氧发生器电源中的应用，

3、并给出了实验波形。 的性能特点及内部结构 驱动器的性能特点 器件提供的驱动电流可达，输出驱动信号的导通电平为，关断电平为；开关频率范围为；具有的电气隔离特性；占空比为。同时,这种器件内部还带有短路和过流保护电路、隔离的状态识别电路、电源检测电路和开关电源。 驱动器的内部结构 器件的内部结构如图所示（两通道）。 由图可见?驱动器由三个功能单元组成。 第一个功能单元是逻辑与驱动电路接口（），用于驱动两个通道。当加在输入端和的信号经过处理后，其驱动信息被分别送到每个驱动通道的脉冲变压器。由于变压器不易传输频率范围和占空比都比较宽的信号，因此，主要用来解决这个问题。的主要功能如下： （） 为用户提供一

4、个简单的接口。它的两个信号输入端都有施密特触发电路； （） 提供简单的逻辑电源接口； （） 在半桥方式中产生死区时间； （） 对信号进行编码，以便通过脉冲变压器传输； （） 评估脉码状态识别信号及随后的缓冲，以便为用户提供一个准静态的识别信号。 驱动器可与任何逻辑接口和电平兼容，无须附加其它电路。脉冲变压器负责驱动信号的隔离，同时可将来自每个通道的信息反馈给。 第二个功能单元是智能门极驱动器（）。对应于每个驱动通道都有一个。其主要功能如下： （）接受来自脉冲变压器的脉码信号，并将其复原成信号； （）对信号进行放大，并驱动功率管； （）对功率器件进行短路及过流保护； （）欠压监测； （）产生响应

5、和关断时间； （）传输状态识别信号给。 第三个功能单元是集成电源。所有标准的驱动器都有一个变换器，以便为各个驱动通道提供工作电源。因此，该驱动器只需一个稳定的直流电源。 驱动器的应用 集成驱动器是专为和电力而设计的驱动器，可应用于多种电力电子装置或设备。在应用驱动器时，应首先考虑以下三个问题：第一是工作方式的选择；第二是驱动器工作电平和门限电阻的确定；第三是故障状态信号与控制电路的接口。 工作方式的选择 驱动器有两种工作方式：直接和半桥方式。直接方式的连线图如图所示。该方式下，输入端接，和接地，信号同时接和， 和引出两个状态反馈信号。 当驱动器工作在直接方式时，驱动器的驱动通道之间没有联系，两

6、个通道总是同时被驱动。死区时间由控制电路确定。半桥方式的连线图如图所示。在该方式下，输入端接地，输入信号，输入使能信号。由于两个状态输出端和接在一起，所以两个驱动通道输出同一故障信号。死区时间由和的外接电路来确定。 逻辑电平的确定及的计算 该逻辑电平可由驱动器的输入端来确定。端的电压值决定了输入和施密特触发器的触发上限电平为，下限触发电平为。由于输入端、具有施密特触发特性，所以驱动器能处理之间的任何逻辑电平，也就是说：控制电路与驱动器之间可以不附加其它电路。图和图分别给出了电平和电平时，    端的连线图。 图5 SCALE驱动接线图（半桥方式） 电阻的

7、作用是用来定义当功率管导通时的最大管压降，它和其它元件一起构成了监测电路。当功率管导通时的管压降大于由定义的最大管压降时，监测电路便输出故障报警信号，并关断功率管。的计算公式为： 。 式中，为关断阈值电压，为驱动器内置电流源。 故障状态输出 状态输出采用的是集电极开路形式，以便与其它逻辑电平匹配。输出时须接上拉电阻。当电源电压低于时?执行欠压保护功能?输出负门极电压可关断功率管并输出故障报告；当监测电路检测到短路或过电流时，执行短路或过流保护功能，此时关断功率管的输出为故障报告信号。器件在检测到电路故障时，其封锁时间为左右。驱动器一旦被检测到有故障，输出晶体管将被拉低，而在正常情况下，晶体管输

8、出高电平。 在中频型臭氧发生器中的应用 图所示是一个中频型臭氧发生器电源系统的原理框图。图中，整个电源系统可分为主电路、控制电路和驱动电路，主电路包括整流电路和逆变电路；控制电路主要包括控制电路、晶闸管智能模块触发控制电路、保护电路和软启动电路。其中整流电路采用三相全控整流电路，逆变电路则采用全桥结构。驱动电路采用集成驱动器，型号为，采用的工作方式为半桥工作方式，接线图如图所示。图中只给出一块驱动器的接线图，另一块可用相同的方法连接。 具有两个驱动通道，因而此系统需要两个集成驱动器，一个驱动器可驱动同一桥臂的上下两功率管，工作波形如图所示。控制电路采用集成芯片。产生的波形经驱动器后可输出和门极驱动信号。图中和分别为同一桥臂上下管的门极驱动信号，它们之间有死区时间。另一桥臂上下两管的驱动信号在时序关系上与、相同。全桥逆变器的功率管采用，在工作时，全桥结构中的斜对管将同时导通或关断。另外，由于集成驱动器能处理之间的任何逻辑电平，故可使驱动电路与控制电路的接口得到简化，同时芯片与间也无需电平转换电路。 结束语 实践证明