IPM驱动和保护电路的研究

间小于１００ｎｓ，从而有效抑制了电流和功率峰值，提高了保护效果。
　　
　　当ＩＰＭ发生ＵＶ、ＯＣ、ＯＴ、ＳＣ中任一故障时，其故障输出信号持续时间ｔＦＯ为１．８ｍｓ（ＳＣ持续时间会长一些），此时间内ＩＰＭ会封锁门极驱动，关断ＩＰＭ；故障输出信号持续时间结束后，ＩＰＭ内部自动复位，门极驱动通道开放。
　　
　　可以看出，器件自身产生的故障信号是非保持性的，如果ｔＦＯ结束后故障源仍旧没有排除，ＩＰＭ就会重复自动保护的过程，反复动作。过流、短路、过热保护动作都是非常恶劣的运行状况，应避免其反复动作，因此仅靠ＩＰＭ内部保护电路还不能完全实现器件的自我保护。要使系统真正安全、可靠运行，需要辅助的外围保护电路。
　　
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　　ＩＰＭ驱动电路的设计
　　
　　驱动电路是ＩＰＭ主电路和控制电路之间的接口，良好的驱动电路设计对装置的运行效率、可靠性和安全性都有重要意义。
　　
　　２．１ＩＧＢＴ的分立驱动电路的设计
　　
　　ＩＧＢＴ的驱动设计问题亦即ＭＯＳＦＥＴ的驱动设计问题,设计时应注意以下几点：①ＩＧＢＴ栅极耐压一般在±２０Ｖ左右，因此驱动电路输出端要给栅极加电压保护，通常的做法是在栅极并联稳压二极管或者电阻。前者的缺陷是将增加等效输入电容Ｃｉｎ，从而影响开关速度，后者的缺陷是将减小输入阻抗，增大驱动电流，使用时应根据需要取舍。图４为ＩＧＢＴ栅极保护原理图，其中，ＲＧ、ＤＺ、Ｃｉｎ分别为等效栅极阻抗、稳压管和等效输入电容。②尽管ＩＧＢＴ所需驱动功率很小，但由于ＭＯＳＦＥＴ存在输入电容Ｃｉｎ，开关过程中需要对电容充放电，因此驱动电路的输出电流应足够大，这一点设计者往往忽略。假定开通驱动时，在上升时间ｔｒ内线性地对ＭＯＳＦＥＴ输入电容Ｃｉｎ充电，则驱动电流为Ｉｇｔ＝CinUgs/tr，其中可取ｔｒ＝２.２ＲＣｉｎ，Ｒ为输入回路电阻。③为可靠关闭ＩＧＢＴ,防止擎住现象,要给栅极加一负偏压，因此最好采用双电源供电。
　　
　　２．２ＩＧＢＴ集成式驱动电路
　　
　　ＩＧＢＴ的分立式驱动电路中分立元件多，结构复杂，保护功能比较完善的分立电路就更加复杂，可靠性和性能都比较差，因此实际应用中大多数采用集成式驱动电路。日本富士公司的ＥＸＢ系列集成电路、法国汤姆森公司的ＵＡ４００２集成电路等应用都很广泛。
　　
　　２．３ＩＰＭ驱动电路设计
　　
　　现以ＰＭ１００ＤＳＡ１２０为例进行介绍。ＰＭ１００ＤＳＡ１２０是一种Ｄ型的ＩＰＭ，内部封装了两个ＩＧＢＴ，工作在１２００Ｖ／１００Ａ以下，功率器件的开关频率最大为２０ｋＨｚ。由于ＩＰＭ内置了驱动电路，与ＩＧＢＴ驱动电路设计相比，外围驱动电路的设计比较方便，只要能提供１５Ｖ直流电压即可。
　　
　　但是ＩＰＭ对驱动电路输出电压的要求很严格?熏具体为：①驱动电压范围为１５Ｖ±１０％?熏电压低于１３．５Ｖ将发生欠压保护，电压高于１６．５Ｖ将可能损坏内部部件。②驱动电压相互隔离，以避免地线噪声干扰。③驱动电源绝缘电压至少是ＩＰＭ极间反向耐压值的两倍（２Ｖｃｅｓ）。④驱动电流可以参阅器件给出的２０ｋＨｚ驱动电流要求，根据实际的开关频率加以修正。⑤驱动电路输出端滤波电容不能太大，这是因为当寄生电容超过１００ｐＦ时，噪声干扰将可能误触发内部驱动电路。
　　
　　这里介绍一种可获得高质量１５Ｖ电源的方案。该方案驱动电路不仅结构紧凑、简单，而且抗干扰能力强，典

《IPM驱动和保护电路的研究(第2页)》