常规驱动与保护电路图解

常规驱动与保护电路图解

通常设计的驱动电路,多为采用脉冲变压器耦合,优点是:结构简单,适用中小变换设备上.缺点是:不适用大型设备上的大功率M0SFET或IGBT器件,而且存在波形失真,容易振荡,尤其是脉冲变压器耦合不良漏感偏大时更为严重,抑制误触能力低.这是一种无源驱动器,而高频大功率器件M0SFET与IGBT,宜采用有源驱动器.

通常保护电路,利用互感器实现电流--电压的比值转换,信号的电平高于稳压管稳压值输入PWM芯片的保护脚截止振荡工作的保护方式.这种电路的缺点是:响应速度慢,动作迟缓,对短路性电流增长过快下,可能来不及动作.

而采用电子高速检测保护电路,则过流动作响应速度极快,可靠性高,效果好,是一种理想的保护电路,克服了利用互感器的一些不足.

电路解析

驱动电路(电压型):

如图1所示:图1(a)适合于低频小电流驱动.当控制信号Vi为高电平时,V1导通,输出Vo对应控制的开关管(IGBT)导通;当控制信号Vi为低电平时,V2导通,输出Vo对应控制的开关管(IGBT)被关断.

图1 驱动线路(电压型)

图1(b)采用场效应管组成推挽电路,其工作原理同图1(a),这种电路高频峰值驱动电流可达10A以上,适用于大功率M0SFET或IGBT.

电子高速检测保护电路:

如图2所示:在正常工作时,V2导通VDS处于低电平,A点电位通过D2回流至D点,因为漏极处于低电位,所以A点也处于低电位状态,不对V1产生偏置构成对V2的影响.

图2 电子高速检测保护电路

当M0SFET过流时,漏极电压VDS迅速上升, D2承受反向电压截止,由R1 、C1的充电作用,A点电位开始升高,直到使V1导通,将G极电位下拉接近0V,从而使M0SFET可靠关断而处于截止状态,限制了过电流.R1 、C1有两个作用,其一是当FET的栅极加速向偏置信号使其导通瞬间,C1瞬间短路,保持V1的截止状态,以至不影响FET的开通,当C1充电电压上升时,还没到V1开通,FET已经开通,由D2的作用,使A点箝位, V1始终不开通,FET正常工作.其二是当FET过流时,VDS迅速上升,D2立即反向截止,A点电位开始积分延时,当积分到V1开通时,FET截止,这段时间为保护动作时间,是由R1和C1的参数决定的.这种过电流保护电路可以在0.1μS级的时间内将过电流FET关断.图中D2选用高压超快恢复型二极管, D3选低压超快恢复型肖特基二植管,可消除D4稳压管存在较大结电容形成电荷位移电流对V1的影响.

驱动保护二合一电路

将上述的驱动电路与保护电路结合起来,两者功能将一体化,是本线路的独到之处.实用电路如图3所示:

实用驱动保护二合一电路

下图就是驱动保护二合一电路

图3适用于低频小功率驱动,如果将双极型NPN与PNP三极管换成N沟道与P沟道大功率场管后就可形成高频大电流驱动器.

图中不采用光电耦合器作信号隔离而用磁环变压器耦合方波信号,简单而且不存在光电耦合器的上升下降波沿,光电管速度不可能过快,变压器传输可获得陡直上升下降波沿,几乎没有传输延时.使用高频大功率的MOSFET驱动器,无论使用何种器件(VMOS或IGBT),都能获得很好的效果.

本电路驱动速度快,过流保护动作关断快,是比较理想的驱动保护二合一实用电路.