一种专为IGBT和MOSFET设计的驱动器

摘要：介绍了一种专为IGBT和功率MOSFET设计的电力电子驱动器件——SCALE集成驱动器的性能特点和内部结构，给出了SCALE集成驱动器在中频臭氧发生器电源中的应用电路。
　　关键词：驱动电路；IGBT；功率MOSFET；中频电源；臭氧发生器
　　
　　电力电子器件的驱动电路是电力电子主电路与控制电路之间的接口，是电力电子装置的重要环节，对整个装置的性能有很大的影响。采用性能良好的驱动电路可使电力电子器件工作在比较理想的开关状态，同时可缩短开关时间，减少开关损耗，这对装置的运行效率、可靠性和安全性都有重要的意义。
　　
　　驱动电路的常用形式是由分立元件构成的驱动电路，但目前的趋势是采用专用的集成驱动电路。ＳＣＡＬＥ集成驱动器就是由瑞士ＣＯＮＣＥＰＴ公司生产的、专为ＩＧＢＴ和电力ＭＯＳＦＥＴ提供驱动的电路。它具有多功能、低成本、易使用、可靠性好等特点。根据实际应用中对驱动性能、驱动输出通道数目、隔离等不同要求，ＳＣＡＬＥ集成驱动器具有相应的不同型号?因而可满足不同的需求。
　　
　　由于各种不同型号的ＳＣＡＬＥ集成驱动器在功能、结构和使用方法上大同小异，故本文不针对某种具体型号的ＳＣＡＬＥ器件作叙述，而是对整个系列的ＳＣＡＬＥ器件的共性进行论述，以便使读者对ＳＣＡＬＥ器件有一个整体的认识，在应用时再根据具体的需要选择具体型号的ＳＣＡＬＥ芯片。本文首先介绍ＳＣＡＬＥ集成驱动器的性能特点和内部结构；然后介绍它在中频ＤＢＤ型臭氧发生器电源中的应用，并给出了实验波形。
　　
　　１ＳＣＡＬＥ的性能特点及内部结构
　　
　　１．１ＳＣＡＬＥ驱动器的性能特点
　　
　　ＳＣＡＬＥ器件提供的驱动电流可达１８Ａ，输出驱动信号的导通电平为＋１５Ｖ，关断电平为－１５Ｖ；开关频率范围为０～１００ｋＨｚ；具有５００Ｖ～１０ｋＶ的电气隔离特性；占空比为０～１００％。同时,这种器件内部还带有短路和过流保护电路、隔离的状态识别电路、电源检测电路和ＤＣ／ＤＣ开关电源。
　　
　　１．２ＳＣＡＬＥ驱动器的内部结构
　　
　　ＳＣＡＬＥ器件的内部结构如图１所示（两通道）。
　　
　　由图可见?驱动器由三个功能单元组成。
　　
　　第一个功能单元是逻辑与驱动电路接口（ＬＤＩ），用于驱动两个通道。当加在输入端ＩｎＡ和ＩｎＢ的ＰＷＭ信号经过处理后，其驱动信息被分别送到每个驱动通道的脉冲变压器。由于变压器不易传输频率范围和占空比都比较宽的ＰＷＭ信号，因此，ＬＤＩ主要用来解决这个问题。ＬＤＩ的主要功能如下：
　　
　　（１）为用户提供一个简单的接口。它的两个信号输入端都有施密特触发电路；
　　
　　（２）提供简单的逻辑电源接口；
　　
　　（３）在半桥方式中产生死区时间；
　　
　　（４）对ＰＷＭ信号进行编码，以便通过脉冲变压器传输；
　　
　　（５）评估脉码状态识别信号及随后的缓冲，以便为用户提供一个准静态的识别信号。
　　
　　ＳＣＡＬＥ驱动器可与任何逻辑接口和电平兼容，无须附加其它电路。脉冲变压器负责驱动信号的隔离，同时可将来自每个通道的信息反馈给ＬＤＩ。
　　
　　第二个功能单元是智能门极驱动器（ＩＧＤ）。对应于每个驱动通道都有一个ＩＧＤ。其主要功能如下：
　　
　　（１）接受来自脉冲变压器的脉码信号，并将其复原成ＰＷＭ信号；
　　
　　（２）对ＰＷＭ信号进行放大，并驱动功率管；
　　
　　（３）对功率器件进行短路及过流保护；
　　
　　（４）欠压监测；
　　
　　（５）产生响应和关断时间；
　　
　　（６）传输状态识别信号给ＬＤＩ。
　　
　　第三个功能单元是集成ＤＣ／ＤＣ电源。所有标准的ＳＣＡＬＥ驱动器都有一个ＤＣ／ＤＣ变
　　
　　
　　
　　换器，以便为各个驱动通道提供工作电源。因此，该驱动器只需一个稳定的１５Ｖ直流电源。
　　
　　２ＳＣＡＬＥ驱动器的应用
　　
　　ＳＣＡＬＥ集成驱动器是专为ＩＧＢＴ和电力ＭＯＳＴＥＴ而设计的驱动器，可应用于多种电力电子装置或设备。在应用ＳＣＡＬＥ驱动器时，应首先考虑以下三个问题：第一是工作方式的选择；第二是驱动器工作电平和门限电阻Ｒｔｈ的确定；第三是故障状态信号与控制电路的接口。
　　
　　２．１工作方式的选择
　　
　　ＳＣＡＬＥ驱动器有两种工作方式：直接和半桥方式。直接方式的连线图如图２所示。该方式下，ＭＯＤ输入端接ＶＣＣ，ＲＣ１和ＲＣ２接地，ＰＷＭ信号同时接ＩＮＡ和ＩＮＢ，ＳＯ１和ＳＯ２引出两个状态反馈信号。
　　
　　当驱动器工作在直接方式时，驱动器的驱动通道之间没有联系，两个通道总是同时被驱动。死区时间由控制电路确定。半桥方式的

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