IGBT驱动芯片IXDN404应用及改进
加入技术交流群
介绍了IXYS公司大功率IGBT驱动芯片IXDN404的特点及性能，并在此基础上，根据IGBT驱动的实际要求，设计出了一种具有过流保护及慢关断功能的简单有效的驱动电路，给出了实际电路图和驱动波形。
本文引用地址：https://www.eepw.com.cn/article/179162.htm0 引言
绝缘栅晶体管IGBT是近年来发展最快而且很有前途的一种复合型器件，并以其综合性能优势在开关电源、UPS、逆变器、变频器、交流伺服系统、DC/DC变换、焊接电源、感应加热装置、家用电器等领域得到了广泛应用。然而，在其使用过程中，发现了不少影响其应用的问题，其中之一就是IGBT的门极驱动与保护。目前国内使用较多的有富士公司生产的EXB系列，三菱公司生产的M579系列，MOTOROLA公司生产的MC33153等驱动电路。这些驱动电路各有特点，均可实现IGBT的驱动与保护，但也有其应用限制，例如：驱动功率低，延迟时间长，保护电路不完善，应用频率限制等。本文，以IXYS公司生产的IGBT驱动芯片IXDN404为基础，介绍了其特性和参数，设计了实际驱动与保护电路，经过实验验证，可满足IGBT的实际驱动和过流及短路时实施慢关断策略的保护要求。
1 IXDN404驱动芯片简介
IXDN404为IXYS公司生产的高速CMOS电平IGBT/MOSFET驱动器，其特性如下：
——高输出峰值电流可达到4A；
——工作电压范围4.5V～25V；
——驱动电容1800pF15ns；
——低传输延迟时间；
——上升与下降时间匹配；
——输出高阻抗；
——输入电流低；
——每片含有两路驱动；
——输入可为TTL或CMOS电平。
其电路原理图如图1所示，主要电气参数如表1所列。
图1 IXDN404电路原理图
表1 IXDN404主要电气参数
| 符号 | 参数 | 测试条件 | 最小值 | 典型值 | 最大值 | 单位 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Vih | 输入门限电压，逻辑1 | 3.5 | V | |||
| Vil | 输入门限电压，逻辑0 | 0.8 | V | |||
| Voh | 输出电压，逻辑1 | Vcc－0.025 | V | |||
| Vol | 输出电压，逻辑0 | 0.025 | V | |||
| Ipeak | 峰值输出电流 | Vcc=18V | 4 | A | ||
| Idc | 连续输出电流 | Vce=18V | 1 | A | ||
| tr | 上升时间 | C1=1800pF Vcc=18V | 11 | 12 | 15 | ns |
| tf | 下降时间 | C1=1800pF Vcc=18V | 12 | 14 | 17 | ns |
| tond | 上升时间延迟 | C1=1800pF Vcc=18V | 33 | 34 | 38 | ns |
| toffd | 下降时间延迟 | C1=1800pF Vcc=18V | 28 | 30 | 35 | ns |
| Vcc | 供电电压 | 4.5 | 18 | 25 | V | |
| Icc | 供电电流 | Vin=＋Vcc | 10 | μA |
2 驱动芯片应用与改进
图2为IXDN404组成的IGBT实用驱动与保护电路，该电路可驱动1200V/100A的IGBT，驱动电路信号延迟时间不超过150ns，所以开关频率图2由IXDN404组成的IGBT保护与驱动电路图1IXDN404电路原理图可以高达100kHz。可应用于DSP控制的高频开关电源、逆变器、变频器等功率电路中。根据IXYS公司的使用手册，IXDN404仅能提供0～＋Vcc的驱动脉冲。我们在此基础上，增加5.1V稳压二极管Z3以实现－5V偏置电压；由稳压管电压为光耦6N137和反相器CD4069供电，节省了一路驱动电源；增加降栅压及慢关断保护电路，实现IGBT的保护功能；降栅压及慢关断电路是通过控制IXDN404供电电压Vcc来实现的，明显不同于其它保护电路的前级降压控制方式。下面介绍其工作原理。
图2 由IXDN404组成的IGBT保护与驱动电路
电路图符号相关文章:电路图符号大全
热保护器相关文章:热保护器原理
评论