大功率IGBT驱动威廉希尔官方网站 的现状与发展

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1　引言
　　电力电子威廉希尔官方网站 在当今急需节能降耗的工业领域里起到了不可替代的作用;而igbt在诸如变频器、大功率开关电源等电力电子威廉希尔官方网站 的能量变换与管理应用中，越来越成为各种主回路的首选功率开关器件，因此如何安全可靠地驱动igbt工作，也成为越来越多的设计工程师面临需要解决的课题。
　　在使用igbt构成的各种主回路之中，大功率igbt驱动保护电路起到弱电控制强电的终端界面(接口)作用。因其重要性，所以可以将该电路看成是一个相对独立的“子系统”来研究、开发及设计。
　　大功率igbt驱动保护电路一直伴随igbt威廉希尔官方网站 的发展而发展，现在市场上流行着很多种类非常成熟的大功率igbt驱动保护电路专用产品，成为大多数设计工程师的首选;也有许多的工程师根据其电路的特殊要求，自行研制出各种专用的大功率igbt驱动保护电路。本文对这些大功率igbt驱动保护电路进行分类，并对该电路需要达到的一些功能进行阐述，最后展望此电路的发展。此外本文所述大功率igbt驱动保护电路是指应用于直流母线电压在650v～1000v范围、输出电流的交流有效值在100a～600a范围的场合。

2　大功率igbt驱动保护电路的分类
　　按照大功率igbt驱动保护电路能够完成的功能来分类，可以将大功率igbt驱动保护电路分为以下三种类型:单一功能型、多功能型、全功能型。
2.1　单一功能型
　　单一功能型的大功率igbt驱动保护电路一般是由光耦和功率缓冲器构成，如hcpl-3150 等，如图1所示。它将普通控制信号的ttl/cmos输入电平信号转变为正负十几伏的igbt门极驱动输出电平，正负电平的幅值取决于隔离电源。

图1　hcpl-3150原理框图及引脚示意图

　　工程师进行设计时可将它配上隔离电源电路、死区控制电路、逻辑处理电路、门极驱动电阻等，就可直接驱动igbt，形成最简单的大功率igbt驱动保护电路;也可以自己配上一些外围电路形成多功能型驱动器。
　　单一功能型的大功率igbt驱动保护电路的最大优点是应用灵活、成本较低。它既可以应用于诸如斩波、boost等需要单只igbt运行的主回路，也可以应用于由多只igbt组成的半桥、单相全桥、三相全桥等主回路。由于需要另配隔离电源电路、逻辑处理电路等，所以留给设计工程师的开发任务量大，这也是单一功能型的大功率igbt驱动保护电路的最大缺点。这里的逻辑处理电路一般是指上电顺序逻辑及各类保护处理等功能。
　　此外像hcpl-3150 等驱动器的驱动能力有限，一般都在3a以下，如果驱动600a以上的igbt就需要外接更大的功率缓冲电路或采取其它措施。
2.2　多功能型
　　多功能型的大功率igbt驱动保护电路除了提供直接驱动igbt的功能之外，还可以提供完善的保护功能，如hcpl-316j、 m57962等，如图2和图3所示，它们一般采用混合厚膜封装威廉希尔官方网站 或者采用集成封装威廉希尔官方网站 ，可以直接兼容cmos/ttl电平。工程师进行设计时一般只需要配上隔离电源电路、死区控制电路、逻辑处理电路、门极驱动电阻等，就可以成为一个较为完整的大功率igbt驱动保护电路。
　　m57962、hcpl-316j等驱动器本身具有较完整的保护功能，集成度高。其最大的优点是使开发人员的工作得到简化，而且可靠性高，非常适于多路驱动的场合。但是由于它们的驱动能力也有限，如果驱动更高功率的igbt，也需要外接更大的功率缓冲电路。
m57962、hcpl-316j等驱动器一般提供软关断功能，在需要保护igbt退出过流、短路状态时，这个功能非常重要，它可以使igbt的npnp四层结构免于进入“可控硅栓锁”状态。此外像hcpl-316j等驱动器还具备欠压锁定保护功能，这大大简化了设计者的工作。
2.3　全功能型
　　全功能型的大功率igbt驱动保护电路除了具有各类完善的保护功能之外，还都无一例外地配置了dc/dc隔离电源，如2sd315ai(concept)、skypertmpro(semikron)、2ed300c17-s(eupec)等，如图4、图5和图6所示。都是目前国际上著名的全功能型驱动器。

图2　hcpl-316j原理框图及引脚示意图

图3　m57962原理框图及引脚示意图

图4　2sd315ai原理框图

图5　skyperpro原理框图

图6　2ed300c17-s原理框图

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