IGBT驱动技术现状浅析
不隔离的直接驱动器
在Boost、全波、正激或反激等电路中,功率开关管的源极位于输入电源的下轨,PWMIC输出的驱动信号一般不必与开关管隔离,可以直接驱动。如果需要较大的驱动能力,可以加接一级放大器或是串上一个成品驱动器。直接驱动的成品驱动器一般都采用薄膜工艺制成IC电路,调节电阻和较大的电容由外引脚接入。
目前的成品驱动器种类不少,如TI公司的UCC37XXX系列,TOSIBA公司的TPS28XX系列,Onsemi公司的MC3315X系列,SHARP公司的PC9XX系列,IR公司的IR21XX系列,等等,种类繁多,本文不作具体介绍,读者可查阅相关资料。
使用光电耦合器的隔离驱动器
隔离驱动产品绝大部分是使用光电耦合器来隔离输入的驱动信号和被驱动的绝缘栅器件,采用厚膜工艺制成HIC电路,部分阻容元件也由引脚接入。
目前市售的光电耦合型驱动器产品,主要有FUJI公司的EXB8XX系列、MITSUBISHI公司的M579XX系列、英达公司的HR065和西安爱帕克电力电子有限公司的HL402B等,以及北京落木源电子技术有限公司的TX-KA系列。
此类产品,由于光电耦合器的速度限制,一般工作频率都在50KHz以下(TX-KA101可达80K)。它们的优点是,大部分具有过流保护功能,其过电流信号是从IGBT的管压降中取得的;共同的缺点是需要一个或两个独立的辅助电源,因而使用较为麻烦。
由于成本问题,该类产品价格稍高,因此只适用于在大功率电源中驱动IGBT模块,在中小功率领域难以推广使用。
变压器隔离、一路电源输入,自带DC/DC辅助电源的驱动器
目前有CONCEPT公司的2SD315A和SEMIKRON公司的SKHI22等,使用两个脉冲变压器传递半桥驱动信号,需要一路电源输入,自带一个DC/DC电源提供驱动所需的两个辅助电源.输出的驱动信号质量不错,驱动能力也很强,但由于结构复杂,因而体积较大,价格不菲,只适用于特大功率电源中。上述两种驱动板的信号传递采用的是调制技术。
变压器隔离、调制式自给电源驱动器
调制式自给电源驱动器,采用变压器进行电气隔离,通过载频传递驱动所需要的能量,通过调制信号传递PWM信息,因此可以通过0-100%占空比的PWM信号。目前的许多驱动板产品都采用这种技术,如西门康的SKHI27等。
单片式的调制驱动器,目前国外还未见有产品出售。但有一种2片组合式的,如UNITRODE公司的UC3724/25集成电路对,其中3724与驱动源相连,3725与被驱动的绝缘栅器件相连,3724与3725之间由用户接入一个脉冲变压器,在UC3724中将PWM信号调制到约1MHz的载波上,送到隔离脉冲变压器的初级,次级输出信号在UC3725中通过直接整流得到自给电源,通过解调取得原PWM信号。
国内的单片式调制驱动器,有北京落木源的TX-KE系列驱动器。
调制驱动器,除无需用户提供辅助电源外,还具有隔离电压高的特点,但是价格较高。
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