功率器件驅動設計原則:

電氣隔離:訊號和電源隔離;

高可靠關斷和開通;

IGBT保護(可選);短路,過壓,欠壓,溫度,死區,最小脈衝抑制、安全停機。

電氣隔離:訊號和電源隔離:

功率器件訊號隔離包括兩個方面:開關訊號隔離(PWM)和反饋訊號隔離(故障,狀態)

常用整合訊號隔離晶片。

阻斷電壓600V以下功率器件驅動設計

上述晶片常用於消費電子產品中功率驅動設計中,這些晶片透過一個整合晶片實現輸入訊號和輸出訊號之間隔離:具體的隔離內容包含下面這些。

無電氣絕緣隔離;

需要和控制器隔離;(電氣隔離)

存在寄生電感;

多路輸出(2,4,6路)

晶片實現輸入輸出訊號隔離方法:電平轉換器(簡單的就是高低電平相互轉換,整個電路設計都是同一個基準參考電位GND,所以控制和驅動上無電氣絕緣隔離,實際用CPU控制些晶片時候,還得設計電氣隔離通道。)

啥是電平轉換器?如下圖所示:

阻斷電壓600V以下功率器件驅動設計

電平轉換器內部原理示意圖

控制訊號控制S1,S2開關工作,把電壓幅度較低控制訊號轉換為電壓幅度高的控制訊號。

阻斷電壓600V以下功率器件驅動設計

電平轉換器訊號轉換示意圖

圖示訊號電平轉換器,5V轉換為0V, 0V轉換為15V;

電平轉換器應用設計:

阻斷電壓600V以下功率器件驅動設計

橋臂上管應用電平轉換器

上圖設計,橋臂上管用了電平轉換器,下管沒有使用,而且控制邏輯參考電位與GNDL直接相連。上述用法在IGBT開關時,由於輸出側寄生電感存在,導致GNDH產生負電壓瞬變,幅度如圖所示(Ldi/dt 影響)導致整合晶片損壞。

阻斷電壓600V以下功率器件驅動設計

電平轉換器應用橋臂(上下管)

上圖設計,橋臂上下管用了電平轉換器,消除GND和GNDL的耦合。透過對晶片絕緣層(SIO2)處理,可以讓晶片承受反向耐用(-100V) 解決上面的問題。

阻斷電壓600V以下功率器件驅動設計

IR2136單片電平轉換器

阻斷電壓600V以下功率器件驅動設計

IR2136內部框圖

IR2136單晶片整合多路電平轉換、死區和脈衝抑制、電壓監測等功能,適合消費電子低成本解決方案。