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绝缘栅器件驱动技术现状
新型驱动器原理
Buck电源中绝缘栅场效应管的驱动方法
KA系列驱动器替代M579XX和EXB841的方法
IGBT驱动器短路保护功能的测试
IGBT驱动器正常输出波形的测试
全桥电路几只下管共用一个辅助电源
驱动器输入信号电平的转换
驱动器中电阻Re的作用
   
   

 

 

隔离驱动器是什么概念?
  隔离是指驱动器的输入和输出两部分是电绝缘的。从输入、输出信号是否隔离可以分为直接驱动器和隔离驱动器。直接驱动比较简单,一般都是IC工艺产品,驱动能力较小;隔离驱动一般是线路板或厚膜工艺的,也有IC工艺的,驱动能力较大。
隔离驱动器都有哪些种类的?
  从输入信号的隔离方式可以分为光耦隔离和脉冲变压器隔离2类。
  从电源供给上可分为带自给电源的驱动器和无电源的2类,无电源的驱动器使用时比较麻烦,每个驱动片都需要一个隔离电源。
  自给电源又可分为DC/DC电源、调制电源和分时式自给电源三类,KP101是DC/DC电源,DE103 和Unitrode的UC3724/25是调制电源,KD系列和KC101是分时电源。
  还可以按其它标准来分类,可参考北京落木源公司网站中《技术园地》里《绝缘栅器件驱动技术现状》一文。
驱动器的供电为什么需要隔离电源?
  因为驱动器的输入部分和用户控制板相连,而驱动输出和IGBT的强电部分相连,二者不在同一个电位上,所以需要隔离电源,而且对隔离电压有较高要求,一般要求3000Vrms/50Hz。
全桥电路的驱动需要几个隔离电源?
  单相全桥至少需要3个隔离电源,最好4个。三相全桥至少需要4个隔离电源,最好6个。
自带电源的驱动器都有哪些?
  北京落木源公司的KD和KC系列驱动器都是带分时自给电源的驱动器,需要15V电源下的PWM信号。KP101和KE103也是自带电源的,前者是内部集成一个DC/DC电源,后者自带调制电源。国外的UC3724/25对是调制电源的;广州金升阳的QP12W05S是集成DC/DC电源的。其它驱动板类别的基本都是带电源的。
可以用74LS系列的芯片驱动带光耦的驱动器吗?
  一般不可以,因该系列IC输出电流的能力不足,而KA系列驱动器要求10mA的输入电流。可用74HC系列的数字电路。
驱动器的输入信号可否用正弦波?
  不可以,必须是矩形波信号,并且满足一定的电压电流要求。
驱动器输入信号的外接输入电阻取多大?
  不同类型的驱动器对输入电阻的要求是不同的。
  对北京落木源公司的KA系列驱动器来说,要求驱动信号电流在10mA左右,输入电阻 Ri按下式确定: Ri =(Vpwm -Vm )/10mA,Vpwm 是输入PWM脉冲的正幅值(一般等于信号源的供电电压减1V),Vm是驱动片输入端的正向压降。
驱动器输出的栅极电阻取多大合适?
  这要根据IGBT或MOSFET的容量大小、制造商的推荐值、实际工作的干扰情况和抗干扰能力、IGBT允许的功耗、工作频率等等因素来综合考虑,还要在调试中适当修改以得到一个较佳的结果。可参阅北京落木源公司网站中《技术园地》里《IGBT驱动器中栅极电阻Rg的作用及选取方法》一文。
为什么落木源推荐使用几个并联的栅极电阻Rg?
  线绕电阻和金属膜电阻的寄生电感较大,使用几个并联可以降低电感,减轻栅极寄生振荡。详细说明可参阅北京落木源公司网站中《技术园地》里《IGBT驱动器中栅极电阻Rg的作用及选取方法》一文。
驱动器或驱动板到IGBT的栅极引线为什么要求用绞线?
  为了减小栅极回路的寄生震荡,必须尽量减小回路的电感,将栅极和发射极的引线绞起来就可以大大减小引线电感。引线适当细一些可以加强绞合度。不过集电极引线不要绞到一起。在电路设计中,良好的整机布局和电路板布局可以缩短驱动输出到IGBT栅极的空间距离、并减小驱动线所包围的面积,从而降低电感减轻震荡。
栅极的驱动过冲较大,什么原因?
  可能栅极电阻短路、或是阻值过低,也可能是栅极回路的寄生电感过大。另外提及一点,稍有点过冲并不一定是缺点,可能还有好处,可以提高开通或关断的速度。
驱动输出中的TVS管起什么作用?
  由于栅极回路可能存在着寄生振荡,当震荡幅度过大时可能击穿栅极。并联在栅极和发射极间的TVS管可以吸收瞬时的过电压尖峰。当然,TVS管应该尽量靠近栅极和发射极。
驱动器的输出幅值不够有什么影响?
  驱动输出幅值不足,IGBT可能工作在欠饱和状态,增加了IGBT的功率损耗,温升变大。一般IGBT的开通电压要保证在12V以上,15V左右就可以了。幅值过高也没有好处,一方面增加了驱动的功率,另方面不利于IGBT的过电流保护。
关断IGBT或MOSFET的负电压是为了加速关断吗?
  不是为了加速关断,负压是为提高抗干扰能力设置的。关断时的负压高一些,抗干扰能力就强一些,一般有9V就足够了。
IGBT需要哪些保护功能?
  一般说来IGBT需要如下几种保护:过电流或短路后的关断保护、过热保护、集电极瞬时尖峰电压的吸收保护和栅极瞬时尖峰电压的吸收保护。
  第一种保护可以由驱动器来进行,第二种保护通过在IGBT或散热器上设置温度传感器进行,后2种保护需要在尽量靠近IGBT相应端子处增添元器件来处理。
驱动器都有哪些保护功能?
  驱动器对IGBT的基本保护是在IGBT过流或短路时对其进行关断。
  硬关断是直接将开通栅压降到0或负电压,硬关断可能在IGBT的集电极上产生较大的尖峰电压危及IGBT的安全。
  软关断是以某一合适的斜率将栅压较缓慢地降低到0V以下,软关断产生的尖峰电压较小。
什么是硬关断保护和软关断保护?
  当驱动器检测到IGBT发生短路时,如果直接将开通栅压降到0或负电压,就是硬关断;如果短路后以某一合适的斜率将栅压较缓慢地降低到0V以下,就是软关断。硬关断可能在IGBT的集电极上产生较大的尖峰电压危及IGBT的安全,软关断产生的尖峰电压较小。
什么是带封锁功能的软关断保护?
  在普通软关断过程中,如果恰逢PWM信号结束,则驱动输出要响应输入信号而立即关断,即由软关断转为硬关断,而硬关断可能危及IGBT。封锁功能就是当驱动器开始软关断后,驱动器内部锁定输入信号,即便PWM结束也不响应,继续将软关断进行到底。
什么是三段式保护?
  简言之就是降栅压、延迟等待、软关断。具体说,驱动器检测到过电流信号后先直接将栅压降低约5V,然后延迟等待一段时间,如果过流信号消失,就恢复原来的栅压,如果在延迟等待时间结束后过流信号仍然存在,再软关断IGBT。这种方式的好处是减少了关机的几率,同时降栅压后的IGBT可以承受过电流的时间更长一些。北京落木源公司的KA101和KA102都是采用三段式保护的驱动芯片。
驱动器的故障反馈光耦用什么型号的合适?
  反馈光耦位于控制回路和IGBT高压之间,耐压要高一些的,最好3500V或以上;速度中等就可以,没必要用高速的。一般可用PC817、TLP521等。
测试驱动板时故障灯常亮是什么原因?
  北京落木源的驱动板上设有故障指示灯,当IGBT短路时就会发光。测试时如果没有接IGBT,由于集电极空置,驱动器认为IGBT短路。如果不接IGBT进行测试,需要短路驱动输出的C、E端。
落木源带保护的驱动器,故障发生后的报警信号持续时间有多长?
  短路或过流故障发生后,只要故障没有消除,报警信号持续时间至少为该型号驱动器的自恢复时间Treset(故障后再启动时间)。一般应用时,用户应接收该信号、并且锁定、同时关闭系统中所有的驱动脉冲;然后经过用户的处理程序后再复位用户保护电路、并恢复输出。
驱动器的Fault(故障输出)引脚是不是可以悬空?
  如果是单管电路,悬空是可以的,但最好将驱动器的自恢复时间Treset调至较大;如果短路始终存在,这时驱动器将处于间歇震荡状态。多管电路中,一般不允许悬空。
KA962(F)的外围电路过于麻烦,能否简化?
  该型号由于正负电源滤波电容较多,因此外围元件略显繁复。如果希望简化驱动电路,可选用KP101,不需要单独的隔离电源,外围元器件也较少。
KD系列驱动器能在断续的脉冲群条件下使用吗?
  KD和KC系列驱动器的供电采用的是从输入PWM信号中分时供电的自给电源技术,一旦PWM脉冲结束,供电也就停止了,因此一般不适用于断续的脉冲群。如果断续的时间较长,大于1分钟,还是可以应用的。
宽范围的Buck降压电路中能否应用KD10x驱动器?
  一般的宽范围降压电路还是可以使用的,但是必须保证占空比在5-95%之间、同时Ton和Toff都不小于1us。如果是全范围的调节,请选用KA或KP系列驱动器。
KD301半桥驱动器能否用于单管电路?
  KD301和303驱动器只能用于半桥电路,而且是普通对称半桥。
KD202双正激驱动器能否用于单管驱动?
  KD202和KD204都可用于单管电路。
单片机产生的PWM信号能否推动KD系列驱动器?
  一般不行,单片机的输出脉冲幅度不够,必须放大后才能与KD驱动器连接。可参阅北京落木源公司网站中《技术园地》里《驱动器输入信号电平的转换》一文。
如何对IGBT的栅极进行保护?
  对于产生于栅极的瞬时尖峰电压的抑制,可以在尽量靠近IGBT的栅射极处焊上反串联的2个稳压管,或是一个双向的TVS管,电压可为16-18V。也有人同时加焊一个电容,但这种方法降低了开关速度,同时加重了驱动器的负担。
如何设计IGBT集电极的吸收回路?
  关断IGBT时的集电极尖峰电压有可能较高,需要吸收电路抑制。简单的吸收回路是在集射极间并联RC串联电路,缺点是功耗较大。较好的方式是采用RCD结构的,缺点是其中二极管的电流容量较大,应接近IGBT的电流。可参阅北京落木源公司网站中《技术园地》里《IGBT尖峰吸收回路的设计》一文。
PD203电源空载测试时有一路的输出电压稍高2V是怎么回事?
  该型号电源2路输出,其中主路是采样反馈路,输出即便空载时反馈回路也要略微消耗些电流。辅路没有反馈空载不消耗电流,因而整流输出尖峰造成输出电压略高,只要加上少许负载,输出就会与主路一致。
你们的产品驱动能力不足啊?
  驱动能力需要参考我们使用说明书,负载不能超出使用说明给出的参数。
用DSP输出波形到驱动板,无输出
  DSP输出电流达不到10mA或中间的限流电阻太大,电流不到10mA。
如果驱动器输出幅值不够会怎么样?
  输出幅值不够,驱动IGBT不能完全导通,IGBT的导通压降会变大,到达过流保护阈值时就会启动内部保护电路。
保护阈值太高怎么办?
  部分产品可以用电阻调节,部分产品可以反接一个稳压管来降低阈值,提高灵敏度。
驱动器输入需要多大电流
  光耦隔离的驱动器,PWM输入必须满足10mA。
  变压器隔离的电流满足说明书给定的参数,电压幅值也要满足说明书给定的参数。
Re电阻是集电极电流越大电阻取值越大吗?
  IGBT驱动器的应用电路图中,在IGBT的发射极和驱动器的地端有一个电阻Re,其作用是与电容Cc和Ce形成RC滤波,降低IGBT在开关过程中对内部电路的干扰。一般可用100R/0.125W
驱动器的Fault(故障输出)引脚是不是可以悬空?
  具体看客户使用情况,建议使用,用来反馈到主控板,出现问题时,用来关断驱动器。
改动栅极电阻Rg能改变驱动能力吗?
  改变栅极电阻Rg只能改变栅极波形上升下降的快慢,与输出能力没有直接关系。
保护是带封锁功能软关断与只有软关断有什么不同?
  保护特性及程度更好一些,防止在保护后,每一个周期都检测过流信号,内部功能会在每过1.1ms自动检测一次。
故障灯常亮:
  没有把EC短接;过流保护阈值电阻差一个数量级。
驱动板输出波形在高电平时会出现震荡。
  可能是由于驱动器的输入电流不够所致,将输入端的限流电阻变小即可。
K841能替换富士EXB841吗?
  K841能够完全兼容EXB841,直接替换即可。
K57962能替换三菱M57962吗?
  K57962能够完全兼容M57962,直接替换即可。
 
 

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