常規(guī)驅(qū)動(dòng)與保護(hù)電路圖解

通常設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)電路,多為采用脈沖變壓器耦合,優(yōu)點(diǎn)是:結(jié)構(gòu)簡單,適用中小變換設(shè)備上.缺點(diǎn)是:不適用大型設(shè)備上的大功率M0SFET或IGBT器件,而且存在波形失真,容易振蕩,尤其是脈沖變壓器耦合不良漏感偏大時(shí)更為嚴(yán)重,抑制誤觸能力低.這是一種無源驅(qū)動(dòng)器,而高頻大功率器件M0SFET與IGBT,宜采用有源驅(qū)動(dòng)器.

通常保護(hù)電路,利用互感器實(shí)現(xiàn)電流--電壓的比值轉(zhuǎn)換,信號(hào)的電平高于穩(wěn)壓管穩(wěn)壓值輸入PWM芯片的保護(hù)腳截止振蕩工作的保護(hù)方式.這種電路的缺點(diǎn)是:響應(yīng)速度慢,動(dòng)作遲緩,對(duì)短路性電流增長過快下,可能來不及動(dòng)作.

而采用電子高速檢測保護(hù)電路,則過流動(dòng)作響應(yīng)速度極快,可靠性高,效果好,是一種理想的保護(hù)電路,克服了利用互感器的一些不足.

電路解析

驅(qū)動(dòng)電路(電壓型):

如圖1所示:圖1(a)適合于低頻小電流驅(qū)動(dòng).當(dāng)控制信號(hào)Vi為高電平時(shí),V1導(dǎo)通,輸出Vo對(duì)應(yīng)控制的開關(guān)管(IGBT)導(dǎo)通;當(dāng)控制信號(hào)Vi為低電平時(shí),V2導(dǎo)通,輸出Vo對(duì)應(yīng)控制的開關(guān)管(IGBT)被關(guān)斷.

圖1 驅(qū)動(dòng)線路(電壓型)

圖1(b)采用場效應(yīng)管組成推挽電路,其工作原理同圖1(a),這種電路高頻峰值驅(qū)動(dòng)電流可達(dá)10A以上,適用于大功率M0SFET或IGBT.

電子高速檢測保護(hù)電路:

如圖2所示:在正常工作時(shí),V2導(dǎo)通VDS處于低電平,A點(diǎn)電位通過D2回流至D點(diǎn),因?yàn)槁O處于低電位,所以A點(diǎn)也處于低電位狀態(tài),不對(duì)V1產(chǎn)生偏置構(gòu)成對(duì)V2的影響.

圖2 電子高速檢測保護(hù)電路

當(dāng)M0SFET過流時(shí),漏極電壓VDS迅速上升, D2承受反向電壓截止,由R1 、C1的充電作用,A點(diǎn)電位開始升高,直到使V1導(dǎo)通,將G極電位下拉接近0V,從而使M0SFET可靠關(guān)斷而處于截止?fàn)顟B(tài),限制了過電流.R1 、C1有兩個(gè)作用,其一是當(dāng)FET的柵極加速向偏置信號(hào)使其導(dǎo)通瞬間,C1瞬間短路,保持V1的截止?fàn)顟B(tài),以至不影響FET的開通,當(dāng)C1充電電壓上升時(shí),還沒到V1開通,FET已經(jīng)開通,由D2的作用,使A點(diǎn)箝位, V1始終不開通,FET正常工作.其二是當(dāng)FET過流時(shí),VDS迅速上升,D2立即反向截止,A點(diǎn)電位開始積分延時(shí),當(dāng)積分到V1開通時(shí),FET截止,這段時(shí)間為保護(hù)動(dòng)作時(shí)間,是由R1和C1的參數(shù)決定的.這種過電流保護(hù)電路可以在0.1μS級(jí)的時(shí)間內(nèi)將過電流FET關(guān)斷.圖中D2選用高壓超快恢復(fù)型二極管, D3選低壓超快恢復(fù)型肖特基二植管,可消除D4穩(wěn)壓管存在較大結(jié)電容形成電荷位移電流對(duì)V1的影響.

驅(qū)動(dòng)保護(hù)二合一電路

將上述的驅(qū)動(dòng)電路與保護(hù)電路結(jié)合起來,兩者功能將一體化,是本線路的獨(dú)到之處.實(shí)用電路如圖3所示:

實(shí)用驅(qū)動(dòng)保護(hù)二合一電路

下圖就是驅(qū)動(dòng)保護(hù)二合一電路

圖3適用于低頻小功率驅(qū)動(dòng),如果將雙極型NPN與PNP三極管換成N溝道與P溝道大功率場管后就可形成高頻大電流驅(qū)動(dòng)器.

圖中不采用光電耦合器作信號(hào)隔離而用磁環(huán)變壓器耦合方波信號(hào),簡單而且不存在光電耦合器的上升下降波沿,光電管速度不可能過快,變壓器傳輸可獲得陡直上升下降波沿,幾乎沒有傳輸延時(shí).使用高頻大功率的MOSFET驅(qū)動(dòng)器,無論使用何種器件(VMOS或IGBT),都能獲得很好的效果.

本電路驅(qū)動(dòng)速度快,過流保護(hù)動(dòng)作關(guān)斷快,是比較理想的驅(qū)動(dòng)保護(hù)二合一實(shí)用電路.