一些IGBT驅動芯片對比

對於IGBT 電壓型功率器件,目前有多種帶保護和隔離的集成驅動芯片,如IR2110EXB841M57962 等,它們具有隔離驅動、電路參數一致性好、運行穩定的優點[2]。這些混合IC具有各自的特點,應用於不同的場合,也有一定的侷限性:

1)IR2110具有自舉能力,可以在驅動橋式電路時使用一組電源,但芯片與主電路的高壓直接相連,安全性較差[3];

2)EXB841集成度較高,但針對不同開關頻率的保護調節不方便[4];

3)M57962 驅動能力大,適用於大功率單管IGBT,但與EXB841一樣不能調節退飽和保護時間,並且動作速度太慢。

MC33153 是一款應用於中大功率的單個IGBT驅動芯片[1],具有電流保護、器件退飽和保護以及欠壓保護功能,同時芯片可以靈活地設定退飽和保護的動作時間。在中大功率場合,MC33153的應用具有越來越廣闊的前景。

1 MC33153的結構

MC33153芯片內部結構框圖。其主要包括邏輯輸入、過流保護、短路保護、退飽和保護、欠電壓保護及推輓輸出等部分。

  芯片的供電較爲靈活,既可以採用單電源供電,又可以採用正負電源供電,如果要在單電源的條件下實現IGBT的負電壓可靠關斷,可以在外圍設計分壓電路,最後得到VCC(+14.9V),GND(0V),VE(E -5.1V)。於是驅動電路輸出的電平爲"1"———+14.9V;"0"———5.1V,保證了IGBT的可靠關斷。

MC33153的響應時間在同類產品之中較快,開通延時時間tPLH(信號自Input 傳輸到Output 的延時)和關斷延時時間tPHL較其餘各類集成驅動芯片一定有的優勢。

  芯片的邏輯輸入部分採用施特密觸發電路,滯環寬度大於0.5V,大大提高電路的抗干擾能力。並且輸入邏輯與TTL/CMOS電平兼容,方便了電路設計。

  對IGBT 的過流,芯片有兩種檢測方式,內部通過不同的模塊實現。一是過流保護,直接檢測流過IGBT的射極電流,這樣動作時間最快,不需要IGBT承受大的短路容量,但這種方式只適合於帶電流檢測輸出的IGBT,有很大的侷限性;另一種是退飽和保護,利用IGBT導通時工作在飽和區,集電極與射極上電壓VCE很小,當IGBT 發生過流時,器件退出飽和區,VCE迅速上升,超過芯片內部閾值,保護得以動作。這兩種保護一般只選用其中一種,爲使保護正常輸出,不使用的保護必須拉爲高電平(對腳1),或是通過電容接地(對腳8)。

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