IGBT驅動(dòng)芯片IXDN404應用及改進(jìn)
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技術(shù)方案與實(shí)用技巧
介紹了IXYS公司大功率IGBT驅動(dòng)芯片IXDN404的特點(diǎn)及性能，并在此基礎上，根據IGBT驅動(dòng)的實(shí)際要求，設計出了一種具有過(guò)流保護及慢關(guān)斷功能的簡(jiǎn)單有效的驅動(dòng)電路，給出了實(shí)際電路圖和驅動(dòng)波形。
本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/179162.htm關(guān)鍵詞：IGBT；驅動(dòng)與保護；IXDN404
0 引言
絕緣柵晶體管IGBT是近年來(lái)發(fā)展最快而且很有前途的一種復合型器件，并以其綜合性能優(yōu)勢在開(kāi)關(guān)電源、UPS、逆變器、變頻器、交流伺服系統、DC/DC變換、焊接電源、感應加熱裝置、家用電器等領(lǐng)域得到了廣泛應用。然而，在其使用過(guò)程中，發(fā)現了不少影響其應用的問(wèn)題，其中之一就是IGBT的門(mén)極驅動(dòng)與保護。目前國內使用較多的有富士公司生產(chǎn)的EXB系列，三菱公司生產(chǎn)的M579系列，MOTOROLA公司生產(chǎn)的MC33153等驅動(dòng)電路。這些驅動(dòng)電路各有特點(diǎn)，均可實(shí)現IGBT的驅動(dòng)與保護，但也有其應用限制，例如：驅動(dòng)功率低，延遲時(shí)間長(cháng)，保護電路不完善，應用頻率限制等。本文，以IXYS公司生產(chǎn)的IGBT驅動(dòng)芯片IXDN404為基礎，介紹了其特性和參數，設計了實(shí)際驅動(dòng)與保護電路，經(jīng)過(guò)實(shí)驗驗證，可滿(mǎn)足IGBT的實(shí)際驅動(dòng)和過(guò)流及短路時(shí)實(shí)施慢關(guān)斷策略的保護要求。
1 IXDN404驅動(dòng)芯片簡(jiǎn)介
IXDN404為IXYS公司生產(chǎn)的高速CMOS電平IGBT/MOSFET驅動(dòng)器，其特性如下：
——高輸出峰值電流可達到4A；
——工作電壓范圍4.5V～25V；
——驅動(dòng)電容1800pF15ns；
——低傳輸延遲時(shí)間；
——上升與下降時(shí)間匹配；
——輸出高阻抗；
——輸入電流低；
——每片含有兩路驅動(dòng)；
——輸入可為T(mén)TL或CMOS電平。
其電路原理圖如圖1所示，主要電氣參數如表1所列。
圖1 IXDN404電路原理圖
表1 IXDN404主要電氣參數
| 符號 | 參數 | 測試條件 | 最小值 | 典型值 | 最大值 | 單位 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Vih | 輸入門(mén)限電壓，邏輯1 | 3.5 | V | |||
| Vil | 輸入門(mén)限電壓，邏輯0 | 0.8 | V | |||
| Voh | 輸出電壓，邏輯1 | Vcc－0.025 | V | |||
| Vol | 輸出電壓，邏輯0 | 0.025 | V | |||
| Ipeak | 峰值輸出電流 | Vcc=18V | 4 | A | ||
| Idc | 連續輸出電流 | Vce=18V | 1 | A | ||
| tr | 上升時(shí)間 | C1=1800pF Vcc=18V | 11 | 12 | 15 | ns |
| tf | 下降時(shí)間 | C1=1800pF Vcc=18V | 12 | 14 | 17 | ns |
| tond | 上升時(shí)間延遲 | C1=1800pF Vcc=18V | 33 | 34 | 38 | ns |
| toffd | 下降時(shí)間延遲 | C1=1800pF Vcc=18V | 28 | 30 | 35 | ns |
| Vcc | 供電電壓 | 4.5 | 18 | 25 | V | |
| Icc | 供電電流 | Vin=＋Vcc | 10 | μA |
2 驅動(dòng)芯片應用與改進(jìn)
圖2為IXDN404組成的IGBT實(shí)用驅動(dòng)與保護電路，該電路可驅動(dòng)1200V/100A的IGBT，驅動(dòng)電路信號延遲時(shí)間不超過(guò)150ns，所以開(kāi)關(guān)頻率圖2由IXDN404組成的IGBT保護與驅動(dòng)電路圖1IXDN404電路原理圖可以高達100kHz?？蓱糜贒SP控制的高頻開(kāi)關(guān)電源、逆變器、變頻器等功率電路中。根據IXYS公司的使用手冊，IXDN404僅能提供0～＋Vcc的驅動(dòng)脈沖。我們在此基礎上，增加5.1V穩壓二極管Z3以實(shí)現－5V偏置電壓；由穩壓管電壓為光耦6N137和反相器CD4069供電，節省了一路驅動(dòng)電源；增加降柵壓及慢關(guān)斷保護電路，實(shí)現IGBT的保護功能；降柵壓及慢關(guān)斷電路是通過(guò)控制IXDN404供電電壓Vcc來(lái)實(shí)現的，明顯不同于其它保護電路的前級降壓控制方式。下面介紹其工作原理。
圖2 由IXDN404組成的IGBT保護與驅動(dòng)電路
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