IGBT驱动芯片IXDN404应用及改进

作者：时间：2011-04-27来源：网络收藏

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：http://www.eepw.com.cn/article/179162.htm

关键词：IGBT；驱动与保护；IXDN404

0 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。