IGBT驅(qū)動芯片IXDN404應(yīng)用及改進

介紹了IXYS公司大功率IGBT驅(qū)動芯片IXDN404的特點及性能，并在此基礎(chǔ)上，根據(jù)IGBT驅(qū)動的實際要求，設(shè)計出了一種具有過流保護及慢關(guān)斷功能的簡單有效的驅(qū)動電路，給出了實際電路圖和驅(qū)動波形。

關(guān)鍵詞：IGBT；驅(qū)動與保護；IXDN404

0 引言

絕緣柵晶體管IGBT是近年來發(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)勢在開關(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，在其使用過程中，發(fā)現(xiàn)了不少影響其應(yīng)用的問題，其中之一就是IGBT的門極驅(qū)動與保護。目前國內(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)動電路。這些驅(qū)動電路各有特點，均可實現(xiàn)IGBT的驅(qū)動與保護，但也有其應(yīng)用限制，例如：驅(qū)動功率低，延遲時間長，保護電路不完善，應(yīng)用頻率限制等。本文，以IXYS公司生產(chǎn)的IGBT驅(qū)動芯片IXDN404為基礎(chǔ)，介紹了其特性和參數(shù)，設(shè)計了實際驅(qū)動與保護電路，經(jīng)過實驗驗證，可滿足IGBT的實際驅(qū)動和過流及短路時實施慢關(guān)斷策略的保護要求。

1 IXDN404驅(qū)動芯片簡介

IXDN404為IXYS公司生產(chǎn)的高速CMOS電平IGBT/MOSFET驅(qū)動器，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(qū)動電容1800pF15ns；

——低傳輸延遲時間；

——上升與下降時間匹配；

——輸出高阻抗；

——輸入電流低；

——每片含有兩路驅(qū)動；

——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)動芯片應(yīng)用與改進

圖2為IXDN404組成的IGBT實用驅(qū)動與保護電路，該電路可驅(qū)動1200V/100A的IGBT，驅(qū)動電路信號延遲時間不超過150ns，所以開關(guān)頻率圖2由IXDN404組成的IGBT保護與驅(qū)動電路圖1IXDN404電路原理圖可以高達100kHz?？蓱?yīng)用于DSP控制的高頻開關(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，IXDN404僅能提供0～＋Vcc的驅(qū)動脈沖。我們在此基礎(chǔ)上，增加5.1V穩(wěn)壓二極管Z3以實現(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)動電源；增加降柵壓及慢關(guān)斷保護電路，實現(xiàn)IGBT的保護功能；降柵壓及慢關(guān)斷電路是通過控制IXDN404供電電壓Vcc來實現(xiàn)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(qū)動電路