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IGBT高压大功率驱动和保护电路的应用及原理

作者:时间:2010-12-16来源:网络收藏


C3是一个非常重要的参数,最主要起充电延时作用。当系统启动,芯片开始工作时,由于的集电极C端电压还远远大于7V,若没有C3,则会错误地发出短路故障信号,使输出直接关断。当芯片正常工作以后,假使集电极电压瞬间升高,之后立刻恢复正常,若没有C3,则也会发出错误的故障信号,使误关断。但是,C3的取值过大会使系统反应变慢,而且在饱和情况下,也可能使在延时时间内就被烧坏,起不到正确的作用, C3取值100pF,其延时时间


在集电极检测用两个二极管串连,能够提高总体的反向耐压,从而能够提高电压等级,但二极管的反向恢复时间要很小,且每个反向耐压等级要为1000V,一般选取BYV261E,反向恢复时间75 ns。R4和C5的作用是保留HCLP-316J出现过流信号后具有的软关断特性,其是C5通过内部MOSFET的放电来实现软关断。图3中输出电压VOUT经过两个快速三极管推挽输出,使电流最大能达到20A,能够快速1700v、200-300A的IGBT。

3.3驱动电源设计

在驱动设计中,稳定的电源是IGBT能否正常工作的保证。如图4所示。电源采用正激变换,抗干扰能力较强,副边不加滤波电感,输入阻抗低,使在重负载情况下电源输出电压仍然比较稳定。


当s开通时,+12v(为比较稳定的电源,精度很高)电压便加到变压器原边和S相连的绕组,通过能量耦合使副边经过整流输出。当S关断时,通过原边二极管和其相连的绕组把磁芯的能量回馈到电源,实现变压器磁芯的复位。555定时器接成多谐振荡器,通过对C1的充放电使脚2和脚6的电位在4~8v之间变换,使脚3输出电压方波信号,并用方波信号来控制S的开通和关断。+12v经过R1,D2给C1充电,其充电时间t1≈R1C2ln2;放电时间t2=R2C1ln2,充电时输出高电平,放电时输出低电平。所以占空比=t1/(t1+t2)。

变压器按下述参数进行设计:原边接+12v,频率为60kHz,工作磁感应强度Bw为O.15T,副边+15v输出2A,-5v输出1 A,效率n=80%,窗口填充系数Km为O.5,磁芯填充系数Kc为1,线圈导线电流密度d为3 A/mm2。则输出功率
PT=(15+O.6)×2×2+(5+O.6)×1×2=64W。

变压器磁芯参数


由于带载后驱动电源输出电压会有所下降,所以,在实际中考虑提高频率和占空比来稳定输出电压。


4 结语
本文设计了一个可驱动l700v,200~300A的IGBT的驱动。硬件上实现了对两个IGBT(同一桥臂)的互锁,并设计了可以直接给两个IGBT供电的驱动电源。

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