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《基于cpld的igbt高压大功率驱动电路的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、2012-07-19##############2012-07-19#######2#012-07-19########基于CPLD的IGBT高压大功率驱动电路的研究陈俊,李晓帆,扶瑞云,张业茂(华中科技大学电气学院,湖北武汉,430074)摘要:文中对几种基本的IGBT驱动电路进行了分析,介绍了一种基于CPLD的IGBT高压大功率驱动电路。该方案具有体积小、输出电流大、可靠性高等优点。实验证明了该方案的可行性。关键词:CPLD;IGBT;功率驱动中图分类号:TN389文献标识码:AStudyOnDriveCircuitBasedOnCPLDForHighVoltageandHig
2、hPowerIGBTCNENJun,LIXiao2fan,FURui2yun,ZHANGYe2mao(HuazhongUniversityofScienceandTechnology,Wuhan430074,China)Abstract:Inthispaper,severalbasicdrivingcircuitsofIGBTareanalyzed.AndadrivingcircuitbasedonCPLDisin2troduced,whichcandrivehighvoltageandhighpowerIGBT.Theschemeisprovidedwiththeadvantag
3、esofsmallvol2ume,highoutputcurrent,highreliability.Theexperimentresultsaretoverifythefeasibilityofthisscheme.Keywords:CPLD;IGBT;powerdrive0引言IGBT是20世纪80年代出现的新型复合型开关管,其集GTR和功率MOSFET的优点于一体,具有输入阻抗大、电压控制及驱动功率小、控制电路简单、耐压等级高、通断速度快和工作频率高等诸多优点,因此备受亲睐,其广泛应用于各类开关电源、变频器等电力电子装置[1]。IGBT作为一种电力电子器件,其应用依赖于实际的
4、电路条件和开关环境。为了保障其可靠工作,合理设计IGBT的驱动和保护电路是电路设计中的难点和重点,是整个设备可靠运行的关键环节。图1双绞线传输式驱动电路1.2光电耦合隔离式驱动电路为了防止主电路与控制电路互相影响,一般需要将控制电路与主电路进行电气隔离。光电耦合隔离式驱动电路如图2所示,该电路通过将输入信号Ui经光电耦合器隔离后引入驱动电路,再经放大器放大由推挽电路T2、T3向IGBT提供门极驱动信号。T2通过+Uc得到一个正向门极电压,当T2截止、T3导通时得到一个负的门极电压并截止。另外设计了过电流保护装置。当过电流信号来时,IGBT脱离饱和状态,UCE升高,VD1检测到该信号
5、,一方面通过光耦T向控制回路发信号,另一方面在较短的时间内降低门极电压使IGBT关断。几种基本的IGBT驱动电路1IGBT驱动电路的形式多种多样,为提高驱动电路的可靠性,减小驱动电路体积,国外厂家还推出了各种IGBT集成驱动模块。下面介绍几种基本的驱动电路结构[2]。1.1双绞线传输式驱动电路双绞线传输式驱动电路如图1所示,该电路中IGBT驱动电路采用双绞线直接驱动开关管。具体即采用正、负偏压双电源工作方式。门极驱动电路的输出线为绞合线。为抑制输入信号的振荡现象,在门极与发射极两端并联了一阻尼网络。另外,驱动电路的输出级与IGBT的输入端之间的连接串有一门极电阻。图2光耦隔离式驱动
6、电路日本富士公司的EXB84系列即是采用了该方案。但由于光耦本身的特性,该方案的开关速度受到限制,收稿日期:2006208209作者简介:陈俊(19832),男,湖北人,华中科技大学硕士研究2012-生0,主7要-从1事电9力#电#子#变#换#装#置#的研#究#。#####2012-07开-关1频9率#最#大#只#能#达#到#24#00～1520-kH0z7[3]-。19########1.3变压器隔离式驱动电路变压器隔离式驱动电路如图3所示,该电路通过变压器实现控制电路和主电路的电气隔离。其将脉冲信号经晶体管进行功率放大后再加到脉冲变压器T上,并由T隔离耦合经稳压管Z1、Z2限幅
7、后驱动IG2BT。驱动级不需专门的直流电源,简化了驱动电路结构,工作频率高。为了让驱动信号有陡峭的上升沿和下降沿,必须使得M1和M2的开通关断时间尽量短,因此在充放电参数的选择上,必须尽量减少充放电回路上电阻的大小,同时二极管均应选择快恢复二极管。减小电阻的阻值可以增大驱动电流,提高开关速度,但是另一方面阻值减小,电路功耗也会相应增大,因此在实际中,应综合考虑快速性和功耗两个方面,合理选择元器件的参数。该电路中,MOS管M3主要是防止开关管的误导通。一旦CPLD检测到
