用于功率變換器的IGBT驅動核心電路
英飛凌汽車電子生態(tài)圈
例如，在一個電力電子逆變器中，微控制器提供系統(tǒng)正確運行所需要的數(shù)字信號。IGBT驅動電路的功能就是將來自于微控制器的信號轉換成具有足夠功率的驅動信號，來保證IGBTs安全地關斷與開通。另一方面，IGBT驅動電路為微控制器和功率晶體管之間的電壓提供電氣隔離。為了在系統(tǒng)出現(xiàn)故障時功率模塊得到正確和有效的保護，保護功能也被集成到驅動電路中上。
因此用于IGBT功率模塊上的驅動電路必須能夠完成門極驅動和模塊保護功能。它們還必須能為控制部分和功率半導體之間提供電氣隔離，并滿足多種不同型號IGBT的驅動要求。為了滿足上述要求，必須對現(xiàn)有的門極驅動電路進行優(yōu)化。具體地說，就是必須在諸多因素如功能，靈活性以及性價比之間尋求最優(yōu)平衡，所幸的是，在新的門極驅動電路SKYPERTM中我們做到了這一點。
結構
圖1是SKYPERTM 驅動電路的原理框圖。該電路是一個半橋電路，它具備基本驅動電路所有的功能，如電勢隔離，保護功能如VCE監(jiān)測，短脈沖抑制，欠壓監(jiān)測以及死區(qū)時間。通過使用特定用途集成電路（ASICs芯片）以及基于基本驅動器功能的驅動器設計，它需要的元器件比傳統(tǒng)的驅動電路要少得多。
驅動器核心電路在＋15v穩(wěn)壓電源下工作并處理15v數(shù)字控制信號。
電源隔離
電源隔離最重要的要求就是必須具有很高的隔離電壓和足夠高的dv/dt。通過從原邊到副邊使用pF級的小容量耦合電容就可以得到高的dv/dt。這也會減小在功率半導體開關轉換時由位移電流導致的信號發(fā)射干擾。就逆變器而言，IGBTs的快速開關會導致比較大的電壓階躍（高dv/dt值）。因此有必要考慮噪聲信號可能會影響到控制信號。這些噪聲信號可以通過電氣隔離器件的耦合電容到達控制系統(tǒng)。
在上圖所示的驅動核心電路中，（副邊的）功率開關管與（原邊的）信號電路被磁性變壓器隔離，磁性變壓器還傳遞驅動信號，驅動電流能量以及故障信號。這意味著驅動核心電路適用于電壓達1700V的IGBTs。
使用信號變壓器（脈沖變壓器）不僅可以提供高質量的電氣隔離，它在原邊與副邊間還有很高的dv/dt(50kv/us)。與光耦構成的驅動電路不一樣的是，信號變壓器可靠性好，而且能夠進行信號的雙向傳遞。
鐵氧體隔離變壓器為驅動電路的副邊提供驅動信號，并提供驅動IGBTs開關動作所需要的能量。圖2是DC/DC變換器的電路圖。信號發(fā)生電路被集成到專用的ASIC芯片當中。通過兩路互補的500kHz同步脈沖信號TRP和TRN輸出，分別驅動一個p溝道MOSFET和一個n溝道MOSFET。為了防止上下橋臂的兩個互補MOSFETs同時導通發(fā)生短路，15v脈沖信號采用互鎖設計 。在副邊采用了整流和穩(wěn)壓電路設計以產(chǎn)生一路正電壓和一路負電壓。由于集成的DC/DC變換器，就不再需要外部的隔離電源。
評論