HCPL-316J驅動(dòng)電路及引腳圖

HCPL-316J驅動(dòng)電路

HCPL-316J內部結構及工作原理
HCPL-316J的內部結構如圖1所示，其外部引腳如圖2所示。

從圖1可以看出，HCPL-316J可分為輸入IC(左邊)和輸出IC(右邊)二部分，輸入和輸出之間完全能滿(mǎn)足高壓大功率IGBT驅動(dòng)的要求。

各引腳功能如下：
腳1(VIN+)正向信號輸入；
腳2(VIN-)反向信號輸入；
腳3(VCG1)接輸入電源；
腳4(GND)輸入端的地；
腳5(RESERT)芯片復位輸入端；
腳6(FAULT) 故障輸出，當發(fā)生故障(輸出正向電壓欠壓或IGBT短路)時(shí)，通過(guò)光耦輸出故障信號；
腳7(VLED1+)光耦測試引腳，懸掛；
腳8(VLED1-)接地；
腳9，腳10(VEE)給IGBT提供反向偏置電壓；
腳11(VOUT)輸出驅動(dòng)信號以驅動(dòng)IGBT；
腳12(VC)三級達林頓管集電極電源；
腳13(VCC2)驅動(dòng)電壓源；
腳14(DESAT) IGBT短路電流檢測；
腳15(VLED2+)光耦測試引腳，懸掛；
腳16(VE)輸出基準地。

其工作原理如圖1所示。若VIN+正常輸入，腳14沒(méi)有過(guò)流信號，且VCC2-VE=12v即輸出正向驅動(dòng)電壓正常，驅動(dòng)信號輸出高電平，故障信號和欠壓信號輸出低電平。首先3路信號共同輸入到JP3，D點(diǎn)低電平，B點(diǎn)也為低電平，50×DMOS處于關(guān)斷狀態(tài)。此時(shí)JP1的輸入的4個(gè)狀態(tài)從上至下依次為低、高、低、低，A點(diǎn)高電平，驅動(dòng)三級達林頓管導通，IGBT也隨之開(kāi)通。

若IGBT出現過(guò)流信號(腳14檢測到IGBT集電極上電壓=7V)，而輸入驅動(dòng)信號繼續加在腳1，欠壓信號為低電平，B點(diǎn)輸出低電平，三級達林頓管被關(guān)斷，1×DMOS導通，IGBT柵射集之間的電壓慢慢放掉，實(shí)現慢降柵壓。當VOUT=2V時(shí)，即VOUT輸出低電平，C點(diǎn)變?yōu)榈碗娖?，B點(diǎn)為高電平，50×DMOS導通，IGBT柵射集迅速放電。故障線(xiàn)上信號通過(guò)光耦，再經(jīng)過(guò)RS觸發(fā)器，Q輸出高電平，使輸入光耦被封鎖。同理可以分析只欠壓的情況和即欠壓又過(guò)流的情況。

3．2驅動(dòng)電路設計
驅動(dòng)電路及參數如圖3所示。

HCPL-316J左邊的VIN+，FAULT和RESET分別與微機相連。R7，R8，R9，D5，D6和C12 起輸入保護作用，防止過(guò)高的輸入電壓損壞IGBT，但是保護電路會(huì )產(chǎn)生約1μs延時(shí)，在開(kāi)關(guān)頻率超過(guò)100kHz時(shí)不適合使用。Q3最主要起互鎖作用，當兩路PWM信號(同一橋臂)都為高電平時(shí)，Q3導通，把輸入電平拉低，使輸出端也為低電平。圖3中的互鎖信號Interlock，和Interlock2分別與另外一個(gè)316J Interlock2和Interlock1相連。R1和C2起到了對故障信號的放大和濾波，當有干擾信號后，能讓微機正確接受信息。

在輸出端，R5和C7關(guān)系到IGBT開(kāi)通的快慢和開(kāi)關(guān)損耗，增加C7可以明顯地減小dic／dt。首先計算柵極電阻：其中ION為開(kāi)通時(shí)注入IGBT的柵極電流。為使IGBT迅速開(kāi)通，設計，IONMAX值為20A。輸出低電平VOL=2v?？傻?/P>

C3是一個(gè)非常重要的參數，最主要起充電延時(shí)作用。當系統啟動(dòng)，芯片開(kāi)始工作時(shí)，由于IGBT的集電極C端電壓還遠遠大于7V，若沒(méi)有C3，則會(huì )錯誤地發(fā)出短路故障信號，使輸出直接關(guān)斷。當芯片正常工作以后，假使集電極電壓瞬間升高，之后立刻恢復正常，若沒(méi)有C3，則也會(huì )發(fā)出錯誤的故障信號，使IGBT誤關(guān)斷。但是，C3的取值過(guò)大會(huì )使系統反應變慢，而且在飽和情況下，也可能使IGBT在延時(shí)時(shí)間內就被燒壞，起不到正確的保護作用， C3取值100pF，其延時(shí)時(shí)間

在集電極檢測電路用兩個(gè)二極管串連，能夠提高總體的反向耐壓，從而能夠提高驅動(dòng)電壓等級，但二極管的反向恢復時(shí)間要很小，且每個(gè)反向耐壓等級要為1000V，一般選取BYV261E，反向恢復時(shí)間75 ns。R4和C5的作用是保留HCLP-316J出現過(guò)流信號后具有的軟關(guān)斷特性，其原理是C5通過(guò)內部MOSFET的放電來(lái)實(shí)現軟關(guān)斷。圖3中輸出電壓VOUT經(jīng)過(guò)兩個(gè)快速三極管推挽輸出，使驅動(dòng)電流最大能達到20A，能夠快速驅動(dòng)1700v、200-300A的IGBT。