图5 skyperpro原理框图
图6 2ed300c17-s原理框图
3 大功率igbt驱动保护电路的功能
根据不同的应用需要，大功率igbt驱动保护电路可以由多个功能组成一个相对完整的独立子系统。该系统的主要任务是完成“接口”工作:
3.1 隔离功能
由于产生波形逻辑的控制电路与功率主回路之间存在电平差异，而且功率主回路存在非常高的电磁干扰，这就需要进行信号传递的隔离及电源供给的隔离。信号隔离有两种方式:光耦隔离方式及脉冲变压器隔离方式。
光耦隔离方式的优点是转换电路简单，易于应用。由于上升延时及下降延时在500ns左右的量级，所以适用在频率较低的领域。如果需要故障回传到主控系统，则需要另外一路光耦。为了方便使用，也有将这两个光耦集成在一个封装之内的产品，如hcpl-316j等等。目前市场上光耦隔离方式的最大工作隔离电压viorm在3500v左右。
脉冲变压器隔离方式的转换电路相对复杂，一般需要使用专用集成电路，但是由于其运行速度高，适用在频率较高的领域，而且故障回传不需要其它绕组，隔离通道相对简单。只要空间位置允许，变压器隔离可以因为绕制工艺的改进做到非常高。此外一些对动态的隔离有要求的应用场合，要求隔离电路的dv/dt耐量非常高，而使用脉冲变压器隔离则可以达到75kv/μs以上的水平。
电源供给隔离一般采用不共地的dc/dc变换器，其变压器隔离耐压一般是母线电压的3倍以上，变换器的二次侧必须能够提供正负电源。
3.2 死区隔离功能
驱动死区隔离的设置(见图7阴影部分)对于半桥、全桥主回路来说是非常重要的。它一般是使用r、c电路来实现的。r、c电路的优点是简单，抗干扰能力强，缺点是容易受温度影响，成本较高，需要占据宝贵的pcb板件的面积，死区时间的调整间隔偏大。
针对上述r、c电路的缺点，很多具有开发能力的用户愿意使用“数字”的方式来获得死区。其最大的优点是温度稳定性好，由于调整步距仅仅与时钟信号频率有关，可以做到很精细，利于优化算法及主回路系统。
图7 上桥臂a与下桥臂b的死区示意
3.3 驱动功率的缓冲功能
对于输出额定电流在100a以上的igbt来说，虽然属于具有高阻输入的场控器件，但是由于寄生电容的存在以及弥勒效应，在短时内（微秒或亚微秒）需要向igbt的输入端输入或抽出较大的电流，从几百毫安到十几个安培不等，视igbt及主回路的参数来确定。因此在功率容量上普通的逻辑电路及逻辑缓冲电路均无法胜任，需要专门设计的功率缓冲电路来解决。这一类功率缓冲电路基本都是采用图腾柱输出级。很多产品选用双极型器件如m57962l等，也有选用单极型器件的如2sd315ai等，更有采用混合型器件，其上管选用双极型器件，下管选用单极型器件如hcipl-316j等等。为了满足瞬间能够源出、吸入十几个安培，去耦电容的选择及布局显得极为重要。一般选用具有良好高频特性的独石电容，在pcb布局时要求尽量紧靠图腾柱。
功率缓冲级的电源供给的容量也是非常重要的，视igbt的门极电荷以或门极电容参数以及主回路工作频率来确定。功率缓冲级电路如图8所示，它的隔离耐压水平与信号传递电路的耐压水平要求等同。
图8 功率缓冲级电路