IGBT驅(qū)動(dòng)芯片IXDN404應(yīng)用及改進(jìn)

介紹了IXYS公司大功率IGBT驅(qū)動(dòng)芯片IXDN404的特點(diǎn)及性能，并在此基礎(chǔ)上，根據(jù)IGBT驅(qū)動(dòng)的實(shí)際要求，設(shè)計(jì)出了一種具有過(guò)流保護(hù)及慢關(guān)斷功能的簡(jiǎn)單有效的驅(qū)動(dòng)電路，給出了實(shí)際電路圖和驅(qū)動(dòng)波形。

關(guān)鍵詞：IGBT；驅(qū)動(dòng)與保護(hù)；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(fù)合型器件，并以其綜合性能優(yōu)勢(shì)在開(kāi)關(guān)電源、UPS、逆變器、變頻器、交流伺服系統(tǒng)、DC/DC變換、焊接電源、感應(yīng)加熱裝置、家用電器等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。然而，在其使用過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)了不少影響其應(yīng)用的問(wèn)題，其中之一就是IGBT的門極驅(qū)動(dòng)與保護(hù)。目前國(guó)內(nèi)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(qū)動(dòng)電路。這些驅(qū)動(dòng)電路各有特點(diǎn)，均可實(shí)現(xiàn)IGBT的驅(qū)動(dòng)與保護(hù)，但也有其應(yīng)用限制，例如：驅(qū)動(dòng)功率低，延遲時(shí)間長(zhǎng)，保護(hù)電路不完善，應(yīng)用頻率限制等。本文，以IXYS公司生產(chǎn)的IGBT驅(qū)動(dòng)芯片IXDN404為基礎(chǔ)，介紹了其特性和參數(shù)，設(shè)計(jì)了實(shí)際驅(qū)動(dòng)與保護(hù)電路，經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，可滿足IGBT的實(shí)際驅(qū)動(dòng)和過(guò)流及短路時(shí)實(shí)施慢關(guān)斷策略的保護(hù)要求。

1 IXDN404驅(qū)動(dòng)芯片簡(jiǎn)介

IXDN404為IXYS公司生產(chǎn)的高速CMOS電平IGBT/MOSFET驅(qū)動(dòng)器，其特性如下：

——高輸出峰值電流可達(dá)到4A；

——工作電壓范圍4.5V～25V；

——驅(qū)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(qū)動(dòng)；

——輸入可為TTL或CMOS電平。

其電路原理圖如圖1所示，主要電氣參數(shù)如表1所列。

圖1 IXDN404電路原理圖

表1 IXDN404主要電氣參數(shù)

2 驅(qū)動(dòng)芯片應(yīng)用與改進(jìn)

圖2為IXDN404組成的IGBT實(shí)用驅(qū)動(dòng)與保護(hù)電路，該電路可驅(qū)動(dòng)1200V/100A的IGBT，驅(qū)動(dòng)電路信號(hào)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(hù)與驅(qū)動(dòng)電路圖1IXDN404電路原理圖可以高達(dá)100kHz?？蓱?yīng)用于DSP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(jù)IXYS公司的使用手冊(cè)，IXDN404僅能提供0～＋Vcc的驅(qū)動(dòng)脈沖。我們?cè)诖嘶A(chǔ)上，增加5.1V穩(wěn)壓二極管Z3以實(shí)現(xiàn)－5V偏置電壓；由穩(wěn)壓管電壓為光耦6N137和反相器CD4069供電，節(jié)省了一路驅(qū)動(dòng)電源；增加降柵壓及慢關(guān)斷保護(hù)電路，實(shí)現(xiàn)IGBT的保護(hù)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(xiàn)的，明顯不同于其它保護(hù)電路的前級(jí)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(hù)與驅(qū)動(dòng)電路