隔離驅(qū)動IGBT功率器件設(shè)計技巧八大問

分類：研討培訓(xùn) 日期：2013-09-26 00:00:00 來源：西部工控網(wǎng)

　　PowerMOSFET和BipolarPowerTransistor等功率器件，都需要有充分的保護以避免欠壓、米勒效應(yīng)、缺失飽和、過載、短路造成的損害。本文通過Avago參與的八大問答討論隔離驅(qū)動IGBT等功率器件的技巧。

　　1、如何避免米勒效應(yīng)?

　　IGBT操作時所面臨的問題之一是米勒效應(yīng)的寄生電容。這種效果是明顯的在0到15V類型的門極驅(qū)動器(單電源驅(qū)動器)。門集-電極之間的耦合，在于IGBT關(guān)斷期間,高dV/dt瞬態(tài)可誘導(dǎo)寄生IGBT道通(門集電壓尖峰)，這是潛在的危險。

　　當上半橋的IGBT打開操作，dVCE/dt電壓變化發(fā)生跨越下半橋的IGBT。電流會流過米勒的寄生電容，門極電阻和內(nèi)部門極驅(qū)動電阻。這將倒至門極電阻電壓的產(chǎn)生。如果這個電壓超過IGBT門極閾值的電壓，可能會導(dǎo)致寄生IGBT道通。

　　有兩種傳統(tǒng)解決方案。首先是添加門極和發(fā)射極之間的電容。第二個解決方法是使用負門極驅(qū)動。第一個解決方案會造成效率損失。第二個解決方案所需的額外費用為負電源電壓。

　　解決方案是通過縮短門極-發(fā)射極的路徑,通過使用一個額外的晶體管在于門極-發(fā)射極之間。達到一定的閾值后，晶體管將短路門極-發(fā)射極地區(qū)。這種技術(shù)被稱為有源米勒鉗位,提供在我們的ACPL-3xxJ產(chǎn)品。你可以參考Avago應(yīng)用筆記AN5314

　　2、故障保護功能有哪些?都是集成在隔離驅(qū)動器里嗎?

　　3種故障保護功能都集成到Avago的高集成柵極驅(qū)動器ACPL-33xJ里-UVLO(以避免VCC2電平不足夠時開啟IGBT)，DESAT(以保護IGBT過電流或短路)，和米勒鉗位(以防止寄生米勒電容造成的IGBT誤觸發(fā))

　　3、在哪些應(yīng)用場合需要考慮米勒效應(yīng)的影響?

　　解決方案是通過縮短門極-發(fā)射極的路徑,通過使用一個額外的晶體管在于門極-發(fā)射極之間。達到一定的閾值后，晶體管將短路門極-發(fā)射極地區(qū)。這種技術(shù)被稱為有源米勒鉗位,提供在我門的ACPL-3xxJ產(chǎn)品。

　　4、對于工作于600V直流母線的30～75A、1200VIGBT而言，ACPL-33x、ACPL-H342這5顆帶miller鉗位保護的柵極驅(qū)動光耦能否僅以單電源供電就能實現(xiàn)高可靠性驅(qū)動，相比于傳統(tǒng)的正負供電，可靠性是更高，還是有所不足?

　　AvagoACPL-332J,ACPL-333J以及ACPL-H342的門極驅(qū)動光耦可以輸出電流2.5A。這些產(chǎn)品適合驅(qū)動1200V，100A類型的IGBT。

　　1)當使用負電源，就不需要使用米勒箝位，但需花額外費用在負電源上。

　　2)如果只有單電源可使用，那么設(shè)計者可以使用內(nèi)部內(nèi)置的有源米勒箝位。

　　這兩種解決方法一樣可靠。米勒箝引腳在不使用時，需要連接到VEE

　　5、欠壓，缺失飽和如何更好的被避免?

　　AVAGO門極驅(qū)動光耦帶有欠壓閉鎖(UVLO)保護功能。當IGBT故障時，門極驅(qū)動光耦供電的電壓可能會低于閾值。有了這個閉鎖保護功能可以確保IGBT繼續(xù)在低電阻狀態(tài)。

　　智能門極驅(qū)動光耦,HCPL-316J和ACPL-33xJ，附帶DESAT檢測功能。當DESAT引腳上的電壓超過約7V的內(nèi)部參考電壓，而IGBT仍然在運行中，后約5μs，F(xiàn)ault引腳改成邏輯低狀態(tài)，以通知MCU/DSP。