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变频器驱动电路M57959L

wzl139547139  发表于 2008/10/18 22:08:26      3793 查看 3 回复  [上一主题]  [下一主题]

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M57959L内部电路组成及其特点:  1)高速输入输出隔离,绝缘强度高 2500VAC/min;(2)输入输出电平与TTL电平兼容,适于单片机控制;(3)内部有定时逻辑短路保护电路,同时具有延时保护特性;(4)具有可靠通断措施(采用双电源);(5)驱动功率大,可以驱动200A/600V或100A/1200V的IGBT模块M57959L是单列直插式封装,从左至右依次编号,其中9~12为空端。1端和2端为故障检测输入端;4端:接正电源+15VDC;5端:驱动信号输出端;6端:接负电源-10VDC左右;8端:故障信号输出;13端和14端:驱动信号输入端,主要接收87C196MC芯片送出的SPWM信号。M57959L的内部原理框图(图一) 图一M57959L外围应用电路如图二所示。图所示实际应用电路具有IGBT过流过压保护功能。当检测到输入1端的电压为某一电平时,模块判定为电路短路,立即通过光藕输出关断信号,从而使其5端输出低电平将IGBT的GE两端置于负向偏置,可靠关断。同时,输出误差信号使故障输出端8端为低电平,从而驱动外接的保护电路工作。 图二    由于IGBT要求的驱动功率大,单靠M57959L的输出功率不能满足要求,通常的做法是采用PNP和NPN对管推挽输出,即在M57959L的输出端接入一个互补跟随器。电阻R4、R3是输出限流电阻,防止电流过大损坏IGBT栅极。稳压管1N4745和1N4741分别采用对接的形式,主要是对输出信号进行钳位,使IGBT的驱动信号不超过规定的幅度,从而保证驱动信号的可靠性。 图三驱动模块M57959L的1端是一个基准电压,经快速二极管接入IGBT的集电极。当IGBT集电极电压低于基准电压时,IGBT栅极是一个方波信号,使IGBT导通更充分。当IGBT集电极电压高于基准电压时,IGBT栅极信号为尖脉冲信号,使IGBT趋于截止状态,从而起到保护模块的作用。当短路时,Vce(sat)急剧上升,设定一个Vref,一旦Vce(sat)大于Vref时,保护电路动作,注意的时检测工作必须用快恢复二极管。其实有多种技术可用来避免IGBT受到短路的破坏,其中最基本的技术便是在10us内关断IGBT。                 图3.18  IGBT保护原理图开通时的栅极驱动电压不能超过12V-20V的范围,开通时最佳栅极正向偏置电压为15V±10%,15V驱动电压足够使IGBT完全饱和导通,并使通态损耗减至最小,同时也限制了短路电流和它所带来的功率应力。当栅极电压为0时,IGBT处于截止状态。但是,为了保证IGBT在集电极-发射极电压上出现dv/dt噪声时仍能保持关断,必须在栅极上施加一个关断偏压,这样还可减少关断损耗。反偏压应在(-5)V-(-15)V,一般取-10V。选择适当的栅极串联电阻对IGBT栅极驱动相当重要。因为IGBT的开通和关断是通过栅极电路的充放电来实现的,栅极电阻值对其动态特性产生极大地影响。数值较小的电阻使栅极电容的充放电较快,从而减小开关时间和开关损耗,而且较小的栅极电阻还可避免dv/dt带来的误开通,但与此同时,它只能承受较小的栅极噪声,并导致栅极-发射极电容同栅极驱动导线的寄生电感产生振荡问题,而且较小的栅极电阻会使得IGBT开通的di/dt变大,导致较高的dv/dt,增加IGBT反并联二极管恢复时的浪涌电压。栅极驱动布线对防止潜在的振荡、减慢栅极电压的上升、减少噪声损耗、降低栅极电源电压或减少栅极保护电路的动作次数有很大的影响。因此布线时应考虑以下几点:(1)驱动板不能与IGBT控制端子直接相连时,应采用双股绞线(2转/cm),且距离尽量小。(2)驱动器与屏蔽板放置要合理,以防止功率电路和控制电路之间的电感耦合;(4)为了提高栅极抗干扰能力,一般在栅源之间并联电阻或双向箝位稳压管(约为18V),栅极箝位保护电路必须按低电感布线,并尽量放置于IGBT模块的栅极发射极控制端子及附近。
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