大功率的MOSFET和IGBT驱动芯片
关键词：IGBT；驱动与保护；IXDN404
引言
绝缘栅晶体管IGBT是近年来发展最快而且很有前途的一种复合型器件，并以其综合性能优势在开关电源、UPS、逆变器、变频器、交流伺服系统、DC/DC变换、焊接电源、感应加热装置、家用电器等领域得到了广泛应用。然而，在其使用过程中，发现了不少影响其应用的问题，其中之一就是IGBT的门极驱动与保护。目前国内使用较多的有富士公司生产的EXB系列，三菱公司生产的M579系列，MOTOROLA公司生产的MC33153等驱动电路。这些驱动电路各有特点，均可实现IGBT的驱动与保护，但也有其应用限制，例如：驱动功率低，延迟时间长，保护电路不完善，应用频率限制等。本文，以IXYS公司生产的IGBT驱动芯片IXDN404为基础，介绍了其特性和参数，设计了实际驱动与保护电路，经过实验验证，可满足IGBT的实际驱动和过流及短路时实施慢关断策略的保护要求。
1 IXDN404驱动芯片简介
IXDN404为IXYS公司生产的高速CMOS电平IGBT/MOSFET驱动器，其特性如下：
--高输出峰值电流可达到4A；
--工作电压范围4.5V～25V；
--驱动电容1800pF<15ns；
--低传输延迟时间；
--上升与下降时间匹配；
--输出高阻抗；
--输入电流低；
--每片含有两路驱动；
--输入可为TTL或CMOS电平。
其电路原理图如图1所示，主要电气参数如表1所列。
表1 IXDN404主要电气参数
符号参数测试条件最小值典型值最大值单位
Vih输入门限电压，逻辑1
空 3.5空空 V
Vil输入门限电压，逻辑0 空空空 0.8V
Voh输出电压，逻辑1
空 Vcc－0.025空空 V
Vol输出电压，逻辑0
空空空0.025V
Ipeak峰值输出电流
Vcc=18V4空空 A
Idc连续输出电流
Vce=18V空空 1A
tr上升时间
C1=1800pF Vcc=18V111215ns tf下降时间
C1=1800pF Vcc=18V121417ns tond上升时间延迟
C1=1800pF Vcc=18V333438ns toffd下降时间延迟
C1=1800pF Vcc=18V283035ns Vcc供电电压
空 4.51825V
Icc供电电流
Vin=＋Vcc空空10μA
2 驱动芯片应用与改进
图2为IXDN404组成的IGBT实用驱动与保护电路，该电路可驱动1200V/100A的IGBT，驱动电路信号延迟时间不超过150ns，所以开关频率图2由IXDN404组成的IGBT保护与驱动电路图1IXDN404电路原理图可以高达100kHz。可应用于DSP控制的高频开关电源、逆变器、变频器等功率电路中。根据IXYS公司的使用手册，IXDN404仅能提供0～＋Vcc的驱动脉冲。我们在此基础上，增加5.1V稳压二极管Z3以实现－5V偏置电压；由稳压管电压为光耦6N137和反相器CD4069供电，节省了一路驱动电源；增加降栅压及慢关断保护电路，实现IGBT的保护功能；降栅压及慢关断电路是通过控制IXDN404供电电压Vcc来实现的，明显不同于其它保护电路的前级降压控制方式。下面介绍其工作原理。
2.1 正常开通过程
当控制信号为高电平时，快速光耦6N137导通，经过一级反相，输入IXDN404，输出＋15V 脉冲，IGBT正常导通。同时，由于光耦输出为反相，V4截止，V5导通，C1由电源充电，C1电压不会超过9V，这是因为IGBT正常导通时Vces不高于3V，二极管D2导通，A点电位箝位在8V，加上电阻R10的压降，C点电位接近9V。Z1截止，V2截止，V1导通，B点电位接近20V；Z2截止，V3截止，D点电位接近B点电位。C1充电时间常数τ1=R9×C1=2.42μs，C1充电到9V的时间为
t1=τ1ln[20/(20-19)]=1.45μs（1）
2.2 正常关断过程
当控制信号为低电平，光耦输出高电平，反相输出低电平，由于Z3箝位IXDN404输出脉冲为－5V，IGBT正常关断。这时，V4导通，V5截止，C点电位保持在9V；Z1截止，V2截止，V1导通，B点电位接近20V；Z2截止，V3截止，D点电位接近B点电位。
图2
2.3 保护过程
设IGBT已经导通，各点电位如2.1所说。当电路过流时，IGBT因承受大电流而退出电阻区，Vces上升，二极管D2截止，A点对电容C1的箝位作用消失；C点电位从9V上升，同时Z1反向击穿，V2导通，V1截止，B点电位由R1和Rc以及IXDN404芯片内阻分压决定，箝位在15V，栅压降为10V。栅压的下降可有效地抑制故障电流并增加短路允许时间。降栅压运行时间为
t2=τ1ln(20-0)/(20-13)=1.09μs（2）
如果在这段时间内，电路恢复正常，D2导通，A点继续箝位，V2截止，V1导通，电路恢复2.1所说状态。如果D2仍处于断态，也就是故障电流仍然存在，C点电压继续上升，经过t2时间上升到13V，Z2反向击穿，V3导通，电容C2通过电阻R12放电，D点与B点电位同时下降，IGBT栅压逐渐下降，实现慢关断过程，避免了正常关断大电流时所引起的过电压。慢关断过程时间为t3，由C2和R12决定。由IXDN404工作电压范围为4.5～25V，τ2=R12×C2=4.84μs，可知
t3=τ2ln(15/4.5)=5.83μs（3）
另外，在IGBT开通过程中，如果二极管D2不能及时导通，将造成保护电路的误动作，因此D2要选择快速二极管，也可通过适当增加Z1稳压值和增大电阻R9以增大C1充电时间常数延长保护电路动作时间。但这与保护动作的快速性相矛盾，具体应用时要根据实际电路要求和功率器件的特性作出折中的选择。
2.4 几点说明
1）为使驱动功率达到最大，本电路将两路输入输出并联使用，最大驱动峰值电流可达8A，这个峰值电流是由电容Cc瞬间放电产生；
2）光耦6N137输出为输入反相，IXDN404为同相输入输出，为保证控制逻辑正确，中间需加一级反相器，也可采用带反相的IXDI404；
3）图2中可在E点处加入一个光耦，其输出可作为短路保护信号送给控制逻辑，以封锁本路及其它各路的PWM信号，确保主电路安全；
4）IXDN404驱动电路对脉冲信号非常敏感，实际操作时要保证连线尽量短，输出要用双绞线接IGBT，电路所用元器件也可采用贴片式，既缩小驱动电路体积，也提高了工作稳定度。
图3为实测IGBT的门极驱动信号，其中通道1为输入控制信号，通道2为输出驱动信号。所用IGBT为仙童公司HGTG18N120BND。从图中可以看出驱动电路延迟时间仅为100ns。其中图3（d）为模拟IGBT过流时的保护波形，首先降栅压运行，然后慢关断，最后由于低电压供电，IXDN404输出驱动电压封锁在－2V左右。
3 结语
由IXDN404组成的IGBT驱动与保护电路可满足IGBT驱动要求，其特点可归纳如下：
--驱动电源＋20V单路供电，驱动栅压＋15V～－5V；
--最大驱动峰值电流可达8A，满足大功率IGBT驱动要求；
--电路信号延迟时间短，工作频率可以达到100kHz或者更高，可适应大多数电路需要；
--可实现过流保护及降栅压慢关断功能；
--电路成本相对较低。
综上所述，这种驱动保护电路是一种低成本、高性能的IGBT驱动电路。
几种用于IGBT驱动的集成芯片
2 几种用于IGBT驱动的集成芯片
2. 1 TLP250（TOSHIBA公司生产）
在一般较低性能的三相电压源逆变器中，各种与电流相关的性能控制，通过检测直流母线上流入逆变桥的直流电流即可，如变频器中的自动转矩补偿、转差率补偿等。同时，这一检测结果也可以用来完成对逆变单元中IGBT实现过流保护等功能。因此在这种逆变器中，对IGBT驱动电路的要求相对比较简单，成本也比较低。这种类型的驱动芯片主要有东
芝公司生产的TLP250，夏普公司生产的PC923等等。这里主要针对TLP250做
一介绍。
TLP250包含一个GaAlAs光发射二极管和一个集成光探测器，8脚双列封装结构。适合于IGBT或电力MOSFET栅极驱动电路。图2为TLP250的内部结构简图，表1给出了其工作时的真值表。
TLP250的典型特征如下：
1）输入阈值电流（IF）：5 mA（最大）；
2）电源电流（ICC）：11 mA（最大）；
3）电源电压（VCC）：10～35 V；
4）输出电流（IO）：± 0.5 A（最小）；
5）开关时间（tPLH /tPHL）：0.5 μ s（最大）；
6）隔离电压：2 500 Vpms（最小）。
表2给出了TLP250的开关特性，表3给出了TLP250的推荐工作条件。
注：使用TLP250时应在管脚8和5间连接一个0.1 μ F的陶瓷电容来稳定高增益线性放大器的工作，提供的旁路作用失效会损坏开关性能，电容和光耦之间的引线长度不应超过1 cm。
图3和图4给出了TLP250的两种典型的应用电路。
在图4中，TR1和TR2的选取与用于IGBT驱动的栅极电阻有直接的关系，例如，电源电压为24 V时，TR1和TR2的Icmax≥ 24/Rg。
图5给出了TLP250驱动IGBT时，1 200 V/200 A的IGBT上电流的实验波形（50 A/10 μ s）。可以看出，由于TLP250不具备过流保护功能，当IGBT过流时，通过控制信号关断IGBT，IGBT中电流的下降很陡，且有一个反向的冲击。这将会产生很大的di/dt和开关损耗，而且对控制电路的过流保护功能要求
很高。
TLP250使用特点：
1）TLP250输出电流较小，对较大功率IGBT实施驱动时，需要外加功
率放大电路。
2）由于流过IGBT的电流是通过其它电路检测来完成的，而且仅仅检测流过IGBT的电流，这就有可能对于IGBT的使用效率产生一定的影响，比如IGBT在安全工作区时，有时出现的提前保护等。
3）要求控制电路和检测电路对于电流信号的响应要快，一般由过电流发生到IGBT可靠关断应在10 μ s以内完成。
4）当过电流发生时，TLP250得到控制器发出的关断信号，对IGBT的栅极施加一负电压，使IGBT硬关断。这种主电路的dv/dt比正常开关状态下大了许多，造成了施加于IGBT两端的电压升高很多，有时就可能造成IGBT
的击穿。
2.2 EXB8..Series（FUJI ELECTRIC公司生产）
随着有些电气设备对三相逆变器输出性能要求的提高及逆变器本身的原因，在现有的许多逆变器中，把逆变单元IGBT的驱动与保护和主电路电流的检测分别由不同的电路来完成。这种驱动方式既提高了逆变器的性能，又提高了IGBT的工作效率，使IGBT更好地在安全工作区工作。这
类芯片有富士公司的EXB8..Series、夏普公司的PC929等。在这里，我们主要
针对EXB8..Series做一介绍。
EXB8..Series集成芯片是一种专用于IGBT的集驱动、保护等功能于一体的复合集成电路。广泛用于逆变器和电机驱动用变频器、伺服电机驱动、UPS、感应加热和电焊设备等工业领域。具有以下的特点：
1）不同的系列（标准系列可用于达到10 kHz开关频率工作的IGBT，高速系列可用于达到40 kHz开关频率工作的IGBT）。
2）内置的光耦可隔离高达2 500 V/min的电压。
3）单电源的供电电压使其应用起来更为方便。
4）内置的过流保护功能使得IGBT能够更加安全地工作。
5）具有过流检测输出信号。
6）单列直插式封装使得其具有高密度的安装方式。
常用的EXB8..Series 主要有：标准系列的EXB850和EXB851，高速系列的EXB840和EXB841。其主要应用场合如表4所示。
注：1）标准系列：驱动电路中的信号延迟≤ 4 μ s
2）高速系列：驱动电路中的信号延迟≤ 1.5 μ s
图6给出了EXB8..Series的功能方框图。
表5给出了EXB8..Series的电气特性。
表6给出了EXB8..Series工作时的推荐工作条件。表6 EXB8..Series工作时
的推荐工作条件
图7给出了EXB8..Series的典型应用电路。
EXB8..Series使用不同的型号，可以达到驱动电流高达400 A，电压高达1 200 V的各种型号的IGBT。由于驱动电路的信号延迟时间分为两种：标准型（EXB850、EXB851）≤ 4 μ s，高速型（EXB840、EXB841）≤ 1 μ s，所以标准型的IC适用于频率高达10 kHz的开关操作，而高速型的IC适用于频率高达40 kHz 的开关操作。在应用电路的设计中，应注意以下几个方面的问题：
—— IGBT栅射极驱动电路接线必须小于1 m；
—— IGBT栅射极驱动电路接线应为双绞线；
——如想在IGBT集电极产生大的电压尖脉冲，那么增加IGBT栅极串
联电阻（Rg）即可；
——应用电路中的电容C1和C2取值相同，对于EXB850和EXB840来说，取值为33 μ F，对于EXB851和EXB841来说，取值为47 μ F。该电容用来吸收由电源接线阻抗而引起的供电电压变化。它不是电源滤波器电容。
EXB8..Series的使用特点：
1）EXB8..Series的驱动芯片是通过检测IGBT在导通过程中的饱和压降Uce来实施对IGBT的过电流保护的。对于IGBT的过电流处理完全由驱动芯片自身完成，对于电机驱动用的三相逆变器实现无跳闸控制有较大的帮
助。
2）EXB8..Series的驱动芯片对IGBT过电流保护的处理采用了软关断方式，因此主电路的dv/dt比硬关断时小了许多，这对IGBT的使用较为有利，
是值得重视的一个优点。
3）EXB8..Series驱动芯片内集成了功率放大电路，这在一定程度上提
高了驱动电路的抗干扰能力。
4）EXB8..Series的驱动芯片最大只能驱动1 200V /300 A的IGBT，并且它本身并不提倡外加功率放大电路，另外，从图7中可以看出，该类芯片为单电源供电，IGBT的关断负电压信号是由芯片内部产生的－5 V信号，容易受到外部的干扰。因此对于300 A以上的IGBT或者IGBT并联时，就需要考虑别的驱动芯片，比如三菱公司的M57962L等。
图8给出了EXB841驱动IGBT时，过电流情况下的实验波形。可以看出，正如前面介绍过的，由于EXB8..Series芯片内部具备过流保护功能，当IGBT过流时，采用了软关断方式关断IGBT，所以IGBT中电流是一个较缓的斜坡下降，这样一来，IGBT关断时的di/dt明显减少，这在一定程度上减小了对控制电路的过流保护性能的要求。
2. 3 M579..Series（MITSUBISHI公司生产）
M579..Series是日本三菱公司为IGBT驱动提供的一种IC系列，表7给出了这种系列的几种芯片的基本应用特性（其中有＊者为芯片内部含有
Booster电路）。
在M579..Series中，以M57962L为例做出一般的解释。随着逆变器功率的增大和结构的复杂，驱动信号的抗干扰能力显得尤为重要，比较有效的办法就是提高驱动信号关断IGBT时的负电压，M57962L的负电源是外加的（这点和EXB8..Series不同），所以实现起来比较方便。它的功能框图和图6所示的EXB8..Series功能框图极为类似，在此不再赘述。图9给出了M57962L 在驱动大功率IGBT模块时的典型电路图。在这种电路中，NPN和PNP构成的电压提升电路选用快速晶体管（tf≤ 200 ns），并且要有足够的电流增益以承
载需要的电流。
在使用M57962L驱动大功率IGBT模块时，应注意以下三个方面的问
题：
1）驱动芯片的最大输出电流峰值受栅极电阻Rg的最小值限制，例如，对于M57962L来说，Rg的允许值在 5 Ω 左右，这个值对于大功率的IGBT 来说高了一些，且当Rg较高时，会引起IGBT的开关上升时间td(on)、下降时间td(off)以及开关损耗的增大，在较高开关频率（5 kHz以上）应用时，这些
附加损耗是不可接受的。
2）即便是这些附加损耗和较慢的开关时间可以被接受，驱动电路的功耗也必须考虑，当开关频率高到一定程度时（高于14 kHz），会引起驱
动芯片过热。
3）驱动电路缓慢的关断会使大功率IGBT模块的开关效率降低，这是因为大功率IGBT模块的栅极寄生电容相对比较大，而驱动电路的输出阻抗不够低。还有，驱动电路缓慢的关断还会使大功率IGBT模块需要较大的
吸收电容。
以上这三种限制可能会产生严重的后果，但通过附加的Booster电路
都可以加以克服，如图9所示。
从图10（a）可以看出，在IGBT过流信号输出以后，门极电压会以一个缓慢的斜率下降。图10（b）及图10（c）给出了IGBT短路时的软关断过程（集电极－发射极之间的电压uCE和集电极电流iC的软关断波形）。
3 结语
1 系统组成及工作原理
1.1 逆变电源主电路
正弦波中频逆变电源的主电路构成如图1中的上半部分所示，图中K1为空气开关。L 为EMI滤波器，用以滤掉电网中的干扰和消除逆变电源对电网的干扰。K2，K3，K4为接触器，K2的作用是在系统启动时接通电源，在故障时切断主电源，其辅助触点K2′用来在停机或保护电路动作时使滤波电容C1及C2上贮存的能量通过电阻R2快速放掉，以便检修或避免掉电时电容C1及C2中聚积的能量还未放完，逆变桥中同桥臂上下主功率IGBT因驱动脉冲电平不确定发生同时导通而损坏。接触器K3和电阻R1构成软起动电路，其作用是在系统启动时，通过电阻R1缓慢地对电容C1及C2充电，防止直接启动时由于电容器C1及C2上初始电压为零，导致整流桥模块承受过大的电流冲击而损坏，当电容C1及C2上的电压充到一定值时，接触器K3动作，其触点将电阻R1短接。K4用于将电源输出与负载隔开，等系统启动成功后再将负载接通，以保证电源系统顺利启动及保护用电设备。滤波电容C1及C2用来对整流后的电压进行滤波，以保证提供给逆变桥的电压为平直的直流电
压。R3及R4分别并于C1及C2两端，以保证C1及C2各承受主电路中直流电压的一半。S为霍尔电流传感器，对逆变电源的直通及短路保护提供一取样信号。V1～V4为4只IGBT，构成桥式逆变电路。C3及C4用来抑制IGBT通断过程中因电路中电感的存在引起的尖峰脉冲电压Ldi/dt，保证主功率开关器件IGBT不因承受过高的尖峰脉冲电压而击穿损坏。L1，L2，C5构成输出滤波器，把逆变桥输出的按正弦波规律变化脉宽的高频脉冲波还原成中频正弦波输出，并经变压器T1隔离后为负载提供合适幅值的电压。
逆变电源主电路的工作原理可归纳如下：三相（或单相）交流市电经EMI滤波器滤波后，由整流桥模块U整流，再经电容滤波，加至由IGBT构成的桥式逆变电路，该直流高压经逆变电路逆变为脉宽按正弦波规律变化的高频脉冲波，再由输出滤波器滤掉高频谐波，得到中频正弦波，最后由变压器隔离、变压（升压或降压）后提供给负载。SPWM脉冲波由主控制电路产生并根据输出反馈电压和反馈电流来改变脉冲波的宽度，从而保证输出电压的稳定。
1.2 主控制电路
主控制部分的原理框图如图2所示。它采用INTEL公司的16位单片机87C196MC作为控制核心。该单片机主要用于控制和数据处理，并具有脉宽调制信号输出端口。在控制算法上采用模糊控制算法。单片机产生载频为20kHz的SPWM脉冲信号，由脉宽调制信号输出端口输出，通过驱动电路加到IGBT的栅极，控制逆变电路正确工作，同时，根据电压和电流的反馈值调整SPWM脉冲信号的脉宽以保持输出信号幅度的稳定。为了保证系统安全可靠地运行，充分发挥单片机的强大控制功能，由主控制电路对系统的关键器件和关键参数，例如过压、欠压、过流、过载、输出短路、过热等进行实时监控，实现对系统工作状态的自诊断并对故障进行相应的声光报警。由于采用了16位单片机作为系统的控制核心，控制快速准确，使系统具有响应快，运行稳定、可靠的特点。
1.3 驱动电路
IGBT的栅极驱动电压可由不同的驱动电路提供，选择驱动电路时，应考虑驱动电路的电源要求，器件关断偏置的要求，栅极电荷的要求，耐固性要求，保护功能等因素。驱动电路的性能不仅直接关系到IGBT器件本身的工作性能和运行安全，而且影响到整个系统的性能和安全。
德国西门康（SEMIKRON）公司生产的SKM
系列IGBT功率模块，在芯片制造工艺、内部布
局、基板选择等方面有独到之处，不必使用RCD
吸收电路，SOA（安全工作区）曲线为矩形，不
必负压关断，并联时能自动均流，短路时电流自
动抑制，开关损耗不随温度正比增加，正温度特性曲线。鉴于此，选用西门康公司的SKM系列IGBT作为逆变电源的主功率开关器件。为充分利用IGBT的优良性能，保证系统能安全可靠地工作，驱动电路也选用西门康公司的SKHI系列驱动器。该系列驱动器只需一个非隔离的＋15V电源；具有高dv/dt容量；保护功能完善；故障记忆，通过ERROR信号告知控制系统；上下互锁，避免同一桥臂两只IGBT 同时开通；栅极电阻外部可调，使得使用不同功率容量的IGBT时都能工作于较高的开关频率，并得到高的转换效率。
作为电压型控制的IGBT不需要栅极驱动电流，但由于栅极输入端有一个大电容，使在驱动时形成一很窄的脉冲栅极驱动电流，且IGBT容量越大，该脉冲电流的峰值越大，例如，200A/1200V的IGBT的开通电流的脉冲峰值约达到1.5A。SKHI驱动器既能承受这种高峰值栅极电流又不降低VGE。为提高高开通和关断速度，减少驱动器损耗，SKHI驱动器的输出级采用MOSFET对管以减少连接线路上的电阻。影响开关速度的另一个重要因素是栅极电阻RG，减小RG可以降低IGBT的开关损耗，但由于杂散电感的存在，使得IGBT关断时的集射极间的尖峰电压增大，SKHI驱动器将RG分成RGON和RGOFF（见图3），这样两个参数可分别控制，并可根据IGBT容量的不同，分别调整RGON和RGOFF，以获得最佳驱动效果。
过流保护是驱动电路具有的重要功能之一，SKHI采用监测IGBT集射极电压VCE来测控过流，原理图见图4。VCE测控电路同时监视栅极输入信号和集射极电压，当输入信号
为高电位，并且在3～5μs后，VCE较正常饱和值（3.5～5.5V）高，则认为过流，关断脉冲信号，给出故障报警信号。这是一种较先进的过流测控方式。
SKHI驱动器是针对IGBT和MOS特性而设计的，是性能较为完善的一种驱动器。
1.4 辅助控制电路
辅助控制电路的作用是根据主控电路发出的控制信号，依次控制接触器K2，K3，K4的吸合及分断，保证主电路依正确的顺序加电，在保护电路工作时切断主电路的供电电源。辅助控制电路还为风扇提供电源。
1.5 显示及按键控制电路
显示及按键控制电路的功能是在主控电路的控制下，显示系统的工作状态，如电压、电流、频率等，并可通过按键改变输出电压的幅度（改变范围为额定输出电压的±10％）和输出电压的频率（400Hz±30Hz）。当系统出现故障时对故障进行显示和报警，报警信号包括过流、过载、短路、过热、输入过压欠压、驱动报警等。
1.6 软件控制
在算法上采用SPWMT和PID算法以及模糊控制逻辑、动态查表法，使系统响应更快，保护功能更强，可靠性大大提高。
1.7 其他
采用关键器件降额设计，软启动设计、自动保护设计等措施，保证电路在环境应力较大的情况下能可靠工作；采用可靠性热设计、三防处理、结构件加固处理等办法，保证产品在恶劣的气候应力和机械应力条件下的可靠性；对于舰载装备配套的本产品，采用复合型减震器和导向件结构，保证产品的抗冲击、抗振动性能。强化产品的绝缘设计，确保产品的安
全性。
2 实用效果
根据上述正弦波中频逆变电源方案，已成功开发出系列正弦波中频逆变电源，经实测在额定负载时输出正弦波的失真度<3％，MTBF>20000h，各项技术指标均达到设计要求。通过了海装电子部组织的专家鉴定，还通过了中国电子产品可靠性与环境试验研究所质量检测中心（即信息产为部五所）的可靠性和电磁兼容性鉴定、环境试验检测。电源经海军多个部队和基地、军工单位、研究所的实际使用，取得了令人满意的效果。
3 结语
1）大功率IGBT因具有工作频率较高，驱动电路功率小，工作损耗小等优点，加之有专用的驱动电路可使驱动电路的设计简化，可靠性提高，因此，可方便地用于变频电源中。
2）在正弦波逆变电源系统中应用16位单片机87C196MC来产生系统所需的SPWM脉冲信号，是非常方便实用的，可使硬件电路大大简化，可靠性提高，同时可利用单片机的强大控制功能，实时地对系统的关键器件和关键参数进行监控，实现对系统工作状态的自诊断。
关于IGBT和MOS的比较
是的，在低压下igbt相对mos管没任何优势（电性能上没有，价格上更没有，所以你基本上看不到低压igbt，并不是低压的造不出来，而是毫无性价比）。在600v以上，igbt的优势才明显，电压越高，igbt越有优势，电压越低，mos管越有优势。 开关速度，目前mos管最快，igbt较慢，大概慢一个数量级（因为igbt原理是mos管驱动三极管，mos要先导通然后导通电流驱动三极管导通，三极管导通比mos慢很多）。 导通压降，一般低压mos管使用都控制在0.5v以下（基本不会超过1v的）。比如ir4110，内阻4毫欧姆，给它100a的导通电流，导通压降是0.4v左右。 mos开关速度快，意味着开关损耗小（开关发热小），同样电流导通压降低，意味着导通损耗小（还是发热小）。 上面说的是低压状况。高压情况就差很多了。 开关速度无论高压低压都是mos最快。但高压下mos的导通压降很大，或者说mos管内阻随耐压升高迅速升高，比如600v 耐压的coolmos，导通电阻都是几百毫欧姆或几欧姆，这样它的耐流也很小（通过大电流就会烧掉），一般耐流几安或者几十安培。而igbt在高耐压压下，导通压降几乎没明显增大（原因还是主要导通电流是通过三极管），所以高压下igbt 优势明显，既有高开关速度（尽管比mos管慢，但是开关比三极管快很多），又有三极管的大电流特性。 IGBT PK MOSFET ,需要耐压超过150V的使用条件，MOS管已经没有任何优势！以典型的IRFS4115为例：VDS-150V，ID-105A（Tj=25摄氏度,这个唬人指标其实毫无实际使用价值），RDS-11.8 m 欧姆;与之相对应的即使是第四代的IGBT型SKW30N60对比；都以150V,20A 的电流，连续工况下运行，前者开关损耗6mJ/pulse,而后者只有1.15mJ/pulse，不到五分之一的开关损耗！就这点，能为用户省去多少烦恼？要是都用极限工作条件，二者功率负荷相差更悬殊！其实，很多时候，我们的影像中，还停留在多年前的IGBT的概念中。。。更不必比较现在的六，七代及以后的IGBT技术指标了！正因为如此，有大功率需求的诸如冶金，钢铁，高速铁路，船舶。。。等领域已广泛应用IGBT 元器件，而已经很少采用MOSFET来作为功率元器件。而我们热衷的事实只是人家淘汰下来的过剩东西的“合理”利用罢了，绝对算不上啥宝贝。令吾辈感叹地是，由这些“宝贝”堆积起来的所谓大功率（其实按工业标准也就3~5KW）的控制器，能卖到5，6千乃至8，9千元，不得不佩服资本的力量！ 不知你怎么得来的同样电流下开关损耗mos管比igbt还大。 mos管的最大优势就是开关速度快。开关损耗低。劣势是雪崩能量低。如果这个mos管本来开关时间20ns，你非得通过驱动电路限流把开关时间搞成2us，当然开关损耗很大（但这不是管子本身造成的，是实际使用条件限制）。另外同样电流下，低压igbt没性价比。（比如200v 100a应用场合，igbt 会比mos贵很多）。所以一般igbt击穿电压起步是600v的。600v以上优势明显。mos管最高电压一般也在600v-650v，这时要用cool mos技术降低导通电阻。英飞凌to-220封
几种用于IGBT驱动的集成芯片
几种用于IGBT驱动的集成芯片 2. 1 TLP250（TOSHIBA公司生产） 在一般较低性能的三相电压源逆变器中，各种与电流相关的性能控制，通过检测直流母线上流入逆变桥的直流电流即可，如变频器中的自动转矩补偿、转差率补偿等。同时，这一检测结果也可以用来完成对逆变单元中IGBT实现过流保护等功能。因此在这种逆变器中，对IGBT驱动电路的要求相对比较简单，成本也比较低。这种类型的驱动芯片主要有东芝公司生产的TLP250，夏普公司生产的PC923等等。这里主要针对TLP250做一介绍。 TLP250包含一个GaAlAs光发射二极管和一个集成光探测器，8脚双列封装结构。适合于IGBT或电力MOSFET栅极驱动电路。图2为TLP250的内部结构简图，表1给出了其工作时的真值表。 TLP250的典型特征如下： 1）输入阈值电流（IF）：5 mA（最大）； 2）电源电流（ICC）：11 mA（最大）； 3）电源电压（VCC）：10～35 V； 4）输出电流（IO）：± 0.5 A（最小）； 5）开关时间（tPLH /tPHL）：0.5 μ s（最大）； 6）隔离电压：2500 Vpms（最小）。 表2给出了TLP250的开关特性，表3给出了TLP250的推荐工作条件。
注：使用TLP250时应在管脚8和5间连接一个0.1 μ F的陶瓷电容来稳定高增益线性放大器的工作，提供的旁路作用失效会损坏开关性能，电容和光耦之间的引线长度不应超过 1 cm。 图3和图4给出了TLP250的两种典型的应用电路。 在图4中，TR1和TR2的选取与用于IGBT驱动的栅极电阻有直接的
关系，例如，电源电压为24V时，TR1和TR2的Icmax≥ 24/Rg。 图5给出了TLP250驱动IGBT时，1 200 V/200 A的IGBT上电流的实验波形（50 A/10 μ s）。可以看出，由于TLP250不具备过流保护功能，当IGBT过流时，通过控制信号关断IGBT，IGBT中电流的下降很陡，且有一个反向的冲击。这将会产生很大的di/dt和开关损耗，而且对控制电路的过流保护功能要求很高。 TLP250使用特点： 1）TLP250输出电流较小，对较大功率IGBT实施驱动时，需要外加功率放大电路。 2）由于流过IGBT的电流是通过其它电路检测来完成的，而且仅仅检测流过IGBT的电流，这就有可能对于IGBT的使用效率产生一定的影响，比如IGBT在安全工作区时，有时出现的提前保护等。 3）要求控制电路和检测电路对于电流信号的响应要快，一般由过电流发生到IGBT可靠关断应在10 μ s以内完成。 4）当过电流发生时，TLP250得到控制器发出的关断信号，对IGBT的栅极施加一负电压，使IGBT硬关断。这种主电路的dv/dt比正常开关状态下大了许多，造成了施加于IGBT两端的电压升高很多，有时就可能造成IGBT的击穿。 2.2 EXB8..Series（FUJI ELECTRIC公司生产） 随着有些电气设备对三相逆变器输出性能要求的提高及逆变器本身的原因，在现有的许多逆变器中，把逆变单元IGBT的驱动与保护和主电路电流的检测分别由不同的电路来完成。这种驱动方式既提高了逆变器的性能，又提高了IGBT的工作效率，使IGBT更好地在安全工作区工作。这类芯片有富士公司的EXB8..Series、夏普公司的PC929等。在这里，我们主要针对EXB8..Series 做一介绍。 EXB8..Series集成芯片是一种专用于IGBT的集驱动、保护等功能于一体的复合集成电路。广泛用于逆变器和电机驱动用变频器、伺服电机驱动、UPS、感应加热和电焊设备等工业领域。具有以
IGBT与MOSFET以及BJT的性能对比
BJT开关速度慢，为少子器件，有存储时间。即使基极电流已经切断甚至反向，集电极与发射极仍然保持导通一段时间。然后才进入下降时间。这段时间产生了电压、电流交叉。 低压BJT由于β值高，存储时间小，主要损耗为导通损耗，开关损耗不太大。 IGBT擎住效应： IGBT在集电极与发射极之间有一个寄生PNPN晶闸管，其等效电路如下图所示。在V2的基极与发射极之间并有一个扩展电阻Rbr，在此电阻上P型体区的横向空穴会产生一定压降，对J3结来说，相当于一个正偏置电压。在规定的漏极电流范围内，这个正偏置电压不大，V2不起作用，当Id大到一定程度时，该正偏置电压足以使V2开通，进而使V2和V3处于饱和状态，于是寄生晶体管开通，栅极失去控制作用，此时，漏电流增大，造成功耗急剧增加，器件损坏。晶闸管导通现象被称为IGBT擎住效应, 使用中应避免出现集电极电流过大的情况。漏极电流有一个临界值Idm。当Id＞Idm时便会产生擎住效应。在IGBT关断的动态过程中，假若dvce/dt过高，那么在J2结中引起的位移电流会越大，当该电流流过体区扩展电阻Rbr时，也可产生足以使晶体管V2开通的正向偏置电压，满足寄生晶体管开通擎住的条件，形成动态擎住效应。使用中必须防止IGBT发生擎住效应，为此可限制Idm值，或者用加大栅极电阻Rg的办法延长IGBT关断时间，以减少dv/dt 的值。 具体地说，这种缺陷的原因互不相同，与器件的状态有密切关系。通常情况下，静态和动态擎住有如下主要区别：当晶闸管全部导通时，静态擎住出现。只在关断时才会出现动态擎住。这一特殊现象严重地限制了安全操作区。为防止寄生NPN和PNP晶体管的有害现象，有必要采取以下措施：一是防止NPN部分接通，分别改变布局和掺杂级别。二是降低NPN和PNP晶体管的总电流增益。此外，擎住电流对PNP和NPN器件的电流增益有一定的影响，因此，它与结温的关系也非常密切;在结温和增益提高的情况下，P基区的电
MOSFET与IGBT的区别 IGBT的参数
MOSFET：金属-氧化层-半导体-场效晶体管，简称金属氧化物半导体场效晶体管 （Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor, MOSFET）是一种可以广泛使用在模拟电路与数字电路的场效晶体管（field-effect transistor）。MOSFET依照其“通道”的极性不同，可分为n-type与p-type 的MOSFET，通常又称为NMOSFET与PMOSFET，其他简称尚包括NMOS FET、PMOS FET、nMOSFET、pMOSFET等。 IGBT：IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)，绝缘栅双极型晶体管，是由BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件, 兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。GTR饱和压降低，载流密度大，但驱动电流较大;MOSFET驱动功率很小，开关速度快，但导通压降大，载流密度小。IGBT综合了以上两种器件的优点，驱动功率小而饱和压降低。非常适合应用于直流电压为600V及以上的变流系统如交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域。 IGBT是Insulated Gate Bipolar Transistor（绝缘栅双极型晶体管）的缩写，IGBT是由MOSFET和双极型晶体管复合而成的一种器件，其输入极为MOSFET，输出极为PNP晶体管，它融和了这两种器件的优点，既具有MOSFET器件驱动功率小和开关速度快的优点，又具有双极型器件饱和压降低而容量大的优点，其频率特性介于MOSFET与功率晶体管之间，可正常工作于几十kHz频率范围内，在现代电力电子技术中得到了越来越广泛的应用，在较高频率的大、中功率应用中占据了主导地位。 IGBT（绝缘栅双极晶体管）模块的参数：集电极、发射极间电压（符号：VCES）：栅极、发射极间短路时的集电极，发射极间的最大电压。 IGBT（绝缘栅双极晶体管）模块的参数：栅极发极间电压（符号：VGES ）：集电极、发射极间短路时的栅极，发射极间最大电压。 IGBT（绝缘栅双极晶体管）模块的参数：集电极电流（符号：IC ）：集电极所允许的最大直流电流。 IGBT（绝缘栅双极晶体管）模块的参数：耗散功率（符号：PC）：单个IGBT所允许的最大耗散功率。 IGBT（绝缘栅双极晶体管）模块的参数：结温（符号：Tj）：元件连续工作时芯片温厦。 IGBT（绝缘栅双极晶体管）模块的参数：关断电流（符号：ICES ）：栅极、发射极间短路，在集电极、发射极间加上指定的电压时的集电极电流。
(完整版)MOSFET和IGBT区别
MOSFET和IGBT区别 MOSFET和IGBT内部结构不同,决定了其应用领域的不同. 1,由于MOSFET的结构,通常它可以做到电流很大,可以到上KA,但是前提耐压能力没有IGBT强。 2,IGBT可以做很大功率,电流和电压都可以,就是一点频率不是太高,目前IGBT 硬开关速度可以到100KHZ,那已经是不错了.不过相对于MOSFET的工作频率还是九牛一毛,MOSFET可以工作到几百KHZ,上MHZ,以至几十MHZ,射频领域的产品. 3,就其应用,根据其特点:MOSFET应用于开关电源,镇流器,高频感应加热,高频逆变焊机,通信电源等等高频电源领域;IGBT集中应用于焊机,逆变器,变频器,电镀电解电源,超音频感应加热等领域 开关电源 (Switch Mode Power Supply；SMPS) 的性能在很大程度上依赖于功率半导体器件的选择，即开关管和整流器。 虽然没有万全的方案来解决选择IGBT还是MOSFET的问题，但针对特定SMPS应用中的IGBT 和 MOSFET进行性能比较，确定关键参数的范围还是能起到一定的参考作用。 本文将对一些参数进行探讨，如硬开关和软开关ZVS (零电压转换) 拓扑中的开关损耗，并对电路和器件特性相关的三个主要功率开关损耗—导通损耗、传导损耗和关断损耗进行描述。此外，还通过举例说明二极管的恢复特性是决定MOSFET 或 IGBT导通开关损耗的主要因素，讨论二极管恢复性能对于硬开关拓扑的影响。 导通损耗 除了IGBT的电压下降时间较长外，IGBT和功率MOSFET的导通特性十分类似。由基本的IGBT等效电路（见图1）可看出，完全调节PNP BJT集电极基极区的少数载流子所需的时间导致了导通电压拖尾（voltage tail）出现。
(完整版)0IGBT与MOSFET的对比
IGBT与MOSFET的对比 MOSEFT全称功率场效应晶体管。它的三个极分别是源极(S)、漏极(D)和栅极(C)。主要优点：热稳定性好、安全工作区大。缺点：击穿电压低，工作电流小。IGBT全称绝缘栅双极晶体管，是MOSFET和GTR(功率晶管)相结合的产物。它的三个极分别是集电极(C)、发射极(E)和栅极(G)。特点：击穿电压可达1200V，集电极最大饱和电流已超过1500A。由IGBT作为逆变器件的变频器的容量达250kVA以上，工作频率可达20kHz。 IGBT模块简介 IGBT是Insulated Gate Bipolar Transistor(绝缘栅双极型晶体管)的缩写，IGBT是由MOSFET和双极型晶体管复合而成的一种器件，其输入极为MOSFET，输出极为PNP晶体管，它融和了这两种器件的优点，既具有MOSFET器件驱动功率小和开关速度快的优点，又具有双极型器件饱和压降低而容量大的优点，其频率特性介于MOSFET与功率晶体管之间，可正常工作于几十kHz频率范围内，在现代电力电子技术中得到了越来越广泛的应用，在较高频率的大、中功率应用中占据了主导地位。 IGBT的等效电路如图1所示。由图1可知，若在IGBT的栅极和发射极之间加上驱动正电压，则MOSFET 导通，这样PNP晶体管的集电极与基极之间成低阻状态而使得晶体管导通；若IGBT的栅极和发射极之间电压为0V，则MOS 截止，切断PNP晶体管基极电流的供给，使得晶体管截止。IGBT与MOSFET一样也是电压控制型器件，在它的栅极—发射极间施加十几V的直流电压，只有在uA级的漏电流流过，基本上不消耗功率。 图1 IGBT的等效电路 1 IGBT模块的选择 IGBT模块的电压规格与所使用装置的输入电源即试电电源电压紧密相关。其相互关系见下表。使用中当IGBT模块集电极电流增大时，所产生的额定损耗亦变大。同时，开关损耗增大，使原件发热加剧，因此，选用IGBT模块时额定电流应大于负载电流。特别是用作高频开关时，由于开关损耗增大，发热加剧，选用时应该降等使用。 2 使用中的注意事项 由于IGBT模块为MOSFET结构，IGBT的栅极通过一层氧化膜与发射极实现电隔离。由于此氧化膜很薄，其击穿电压一般达到20～30V。因此因静电而导致栅极击穿是IGBT失效的常见原因之一。因此使用中要注意以下几点： 在使用模块时，尽量不要用手触摸驱动端子部分，当必须要触摸模块端子时，要先将人体或衣服上的静电用大电阻接地进行放电后，再触摸；在用导电材料连接模块驱动端子时，在配线未接好之前请先不要接上模块；尽量在底板良好接地的情况下操作。在应用中有时虽然保证了栅极驱动电压没有超过栅极最大额定电压，但栅极连线的寄生电感和栅极与集电极间的电容耦合，也会产生使氧化层损坏的振荡电压。为此，通常采用双绞线来传送驱动信号，以减少寄生电感。在栅极连线中串联小电阻也可以抑制振荡电压。 此外，在栅极—发射极间开路时，若在集电极与发射极间加上电压，则随着集电极电位的变化，由于集电极有漏电流流过，栅极电位升高，集电极则有电流流过。这时，如果集电极与发射极间存在高电压，则有可能使IGBT发热及至损坏。 在使用IGBT的场合，当栅极回路不正常或栅极回路损坏时(栅极处于开路状态)，若在主回路上加上电压，则IGBT就会损坏，为防止此类故障，应在栅极与发射极之间串接一只10KΩ左右的电阻。 在安装或更换IGBT模块时，应十分重视IGBT模块与散热片的接触面状态和拧紧程度。为了减少接触热阻，最好在散热器与IGBT模块间涂抹导热硅脂。一般散热片底部安装有散热风扇，当散热风扇损坏中散热片散热不良时将导致IGBT模块发热，而发生故障。因此对散热风扇应定期进行检查，一般在散热片上靠近IGBT模块的地方安装有温度感应器，当温度过高时将报警或停止IGBT模块工作。
POWER MOSFET与IGBT之基础知识
POWER MOSFET与IGBT之基础知识 今天，POWER MOSFET(POWER METAL OXIDE SEMICONDUCTOR FIELD EFFECT TRANSISTOR：大功率金属氧化物半导体场效晶体管)已成为大功率元件(POWER DEVICE)的主流，在市场上居于主导地位。以计算机为首之电子装置对轻薄短小化以及高机能化的要求带动POWER MOSFET的发展，此一趋势方兴未艾，技术之进步永无止境。在庞大计算机市场支撑之下，IC 开发技术人员在「大功率元件采用单晶 IC(MONOLITHIC)技术」方面促成了MOS系大功率元件的突破。尤其是低耐压大功率MOSFET，随者其母体“MOS IC”之集积度的提高而性能大增（双极晶体管﹝BIPOLAR TRANSISTOR﹞无法达到）。大功率MOSFET的动作原理十分容易了解，适合于驱动电路及保护电路等制成IC。 大功率元件（POWER DEVICE）不可避免地会发热，在此情况下，POWER MOSFET的MOS（METAL OXIDE SEMICONDUCTOR）系闸极（GATE）四周围绕的绝缘膜（材质通常为SiO2）的质量决定其特性及可靠度。在元件技术及应用技术确立之时期，开发完成“AVALANCHE FET”并付诸生产，此种元件即使是在崩溃（AVALANCHE）之情况下也不会发生破坏。之后，大功率MOSFET（POWER MOSFET）剩下的未解决课题是高耐压化，1998年在市场崭露头角的“COOL MOS”将业界水平一举提高至相当高的层次。AVALANCHE FET 及COOL MOS可以说是确定MOS系大功率元件之评价的两大支柱。 在当初，IGBT（INSULATED GATE BIPOLAR TRANSISTOR）期待只将NCH POWER MOSFET 的基片（SUBSTRATE）的极性从n型变更成p型就能够实现高耐压、大电流元件，但是，IGBT 在本质上为双及元件（BIPOLAR DEVICE），对于单及元件（UNIPOLAR DEVICE）POWER MOSFET 世代的技术人员而言较为难以了解。近年来，双极晶体管（BIPOLAR TRANSISTOR）的基础知识以及以往所累积的宝贵经验重新受到重视，这是有趣的现象（本来，电子之技术革新有全盘推翻以往所有技术的趋势）。 进入1990年代后，POWER MOSFET及IGBT等MOS系元件取双极系元件（SCR〔闸流体〕、BJT〔双极接合型晶体管〕）之地位而代之，如今已成为大功率元件（POWER DEVICE）之主流，其主要原因是，MOS系集成电路如今已成为IC 的主流了。随着手提型计算器及计算机等之迅速普及，为了节省消耗功率而延长电池之使用时间，性能稍差但省电的MOS IC顿时成为时代之宠儿。同时，导入先进之IC微细加工技术之后使得大功率元件之性能大幅提高。
MOSFET 和 IGBT 的关系
IGBT是绝缘栅双极型晶体管（Isolated Gate Bipolar Transistor）,它是八十年代初诞生，九十年代迅速发展起来的新型复合电力电子器件。IGBT将MOSFET与GTR的优点集于一身，既有输入阻抗高、速度快、热稳定性好、电压驱动型，又具有通态压降低、高电压、大电流的优点。因此，IGBT的新技术、新工艺不断有新的突破；应用频率硬开关5KHz～40KHz，软开关40KHz～150KHz；功率从五千瓦到几百千瓦！IGBT器件将不断开拓新的应用领域，为高效节能、节材，为新能源、工业自动化(高频电焊机, 高频超声波, 逆变器, 斩波器, UPS/EP S, 感应加热)提供了新的商机。 IGBT专业为开关电源、逆变电源、变频电源、通信电源、车载电源、电焊机、变频器、马达控制器等提供全方位的服务，并在消防行业、仪器仪表、通信业、船舶工业、自动化控制、军用科研等高科技市场有良好的商业信誉。 MOSFET ['m?sfet] n. 金属氧化物半导体场效应晶体管 MOSFET: 1. 场效应管 它是以发光二极管（LED）、光伏二极管阵列（PVDA）作为隔离耦合器件、功率场效应管（MOSFET）作为输出器件集成一体的、具有高速开关切换功能的双列直插式微型化固体继电器。 2. 金属氧化物半导体场效应晶体管 在此类应用中,通常用作电源开关的金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)是主要的热源.散热,又往往是降低IC可靠性,导致系统不稳定的罪魁祸首. 3. 固态继电器 ...通道双向数字光电耦合器塑料数字光电耦合器汽车领域塑料光电耦合器塑料3.3V数字光电耦合器塑料数字隔离器固态继电器(MOSFET) 塑料电力线通信接口塑料袖珍隔离放大器塑料集成门驱动光电耦合器塑料智能功率模块接口光电耦合塑料隔离线接收器塑料隔离20... 4. Metallic Oxide Semiconductor Field Effect Transistor 本发明公开了一种直流固态功率控制的方法及装置，采用功率MOSFET(Metallic Oxide Se miconductor Field Effect Transistor)为开关器件，通过计算机向直流固态功率控制器发出“开关”数字控制信号，再通过外部接口电路将数字控制信号转化为功率MOSFET的驱... 金属-氧化层-半导体-场效晶体管，简称金氧半场效晶体管（Metal-Oxide-Semiconductor Fi eld-Effect Transistor, MOSFET）是一种可以广泛使用在类比电路与数位电路的场效晶体管（f ield-effect transistor）。MOSFET依照其“通道”的极性不同，可分为n-type与p-type的MOS FET，通常又称为NMOSFET与PMOSFET，其他简称尚包括NMOS FET、PMOS FET、n MOSFET、pMOSFET等。 从目前的角度来看MOSFET的命名，事实上会让人得到错误的印象。因为MOSFET里代表“metal”的第一个字母M在当下大部分同类的元件里是不存在的。早期MOSFET的栅极（g ate electrode）使用金属作为其材料，但随著半导体技术的进步，现代的MOSFET栅极早已用多晶硅取代了金属。
大功率的MOSFET和IGBT驱动芯片
关键词：IGBT；驱动与保护；IXDN404 引言 绝缘栅晶体管IGBT是近年来发展最快而且很有前途的一种复合型器件，并以其综合性能优势在开关电源、UPS、逆变器、变频器、交流伺服系统、DC/DC变换、焊接电源、感应加热装置、家用电器等领域得到了广泛应用。然而，在其使用过程中，发现了不少影响其应用的问题，其中之一就是IGBT的门极驱动与保护。目前国内使用较多的有富士公司生产的EXB系列，三菱公司生产的M579系列，MOTOROLA公司生产的MC33153等驱动电路。这些驱动电路各有特点，均可实现IGBT的驱动与保护，但也有其应用限制，例如：驱动功率低，延迟时间长，保护电路不完善，应用频率限制等。本文，以IXYS公司生产的IGBT驱动芯片IXDN404为基础，介绍了其特性和参数，设计了实际驱动与保护电路，经过实验验证，可满足IGBT的实际驱动和过流及短路时实施慢关断策略的保护要求。 1 IXDN404驱动芯片简介 IXDN404为IXYS公司生产的高速CMOS电平IGBT/MOSFET驱动器，其特性如下： --高输出峰值电流可达到4A； --工作电压范围4.5V～25V； --驱动电容1800pF<15ns； --低传输延迟时间； --上升与下降时间匹配； --输出高阻抗； --输入电流低； --每片含有两路驱动； --输入可为TTL或CMOS电平。 其电路原理图如图1所示，主要电气参数如表1所列。 表1 IXDN404主要电气参数 符号参数测试条件最小值典型值最大值单位 Vih输入门限电压，逻辑1 空 3.5空空 V
Vil输入门限电压，逻辑0 空空空 0.8V Voh输出电压，逻辑1 空 Vcc－0.025空空 V Vol输出电压，逻辑0 空空空0.025V Ipeak峰值输出电流 Vcc=18V4空空 A Idc连续输出电流 Vce=18V空空 1A tr上升时间 C1=1800pF Vcc=18V111215ns tf下降时间 C1=1800pF Vcc=18V121417ns tond上升时间延迟 C1=1800pF Vcc=18V333438ns toffd下降时间延迟 C1=1800pF Vcc=18V283035ns Vcc供电电压 空 4.51825V Icc供电电流 Vin=＋Vcc空空 10μA 2 驱动芯片应用与改进
igbt的驱动芯片
igbt的驱动芯片 IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）是一种高效能的功率半导体开关器件，广泛应用于电力电子领域。为了正常工作，IGBT需要一个专门的驱动芯片来提供电源和控制信号。本文将详细介绍IGBT驱动芯片的功能，特性以及应用。 首先，IGBT驱动芯片的主要功能是提供高电流和高速的驱动信号，以确保IGBT能够正常工作。IGBT通常需要较大的驱动电流来克服其内部电容的充放电时间，从而实现快速开关。因此，驱动芯片必须能够提供足够的电流来保证IGBT可靠地打开和关闭。同时，驱动芯片还需要提供恰当的电源电压，以确保IGBT的正常工作。 其次，IGBT驱动芯片还需要提供各种保护功能，以防止IGBT受到损坏。例如，过流保护功能可以检测IGBT通道中的电流是否超过了额定值，并在必要时及时切断驱动信号，防止IGBT受到过电流的损害。另外，短路保护功能可以检测IGBT通道之间是否存在短路，并在必要时采取措施，如切断电源，以保护IGBT。 此外，驱动芯片还需要提供电隔离功能，以确保高电压和高电流不会引起电气短路或其他危险。由于IGBT通常工作在高压和高电流环境下，驱动芯片必须具备良好的隔离能力，以保护操作员和设备的安全。 IGBT驱动芯片还需要具备高速和低延迟的特点，以满足IGBT快速开关的需求。快速开关可以减小功率损耗，并提高
系统的效率。因此，驱动芯片需要具备高速开关的能力，并且能够实现快速的开关转换，以减小开关损耗和提高系统的响应速度。 最后，IGBT驱动芯片还需要具备抗干扰和抗高温的特性。由 于IGBT驱动芯片通常应用于恶劣的工业环境中，如电力系统 和工业机械等，因此驱动芯片需要具备抗干扰和抗高温的能力。抗干扰性能可以减少外部电磁干扰对驱动芯片的影响，保证驱动信号的稳定性。抗高温性能可以确保驱动芯片在高温环境下正常运行，提高系统的可靠性和稳定性。 总结起来，IGBT驱动芯片是实现IGBT正常工作的关键组成 部分。它提供了电源和控制信号，保护功能，电隔离功能，并具备高速、低延迟、抗干扰和抗高温等特点。作为电力电子领域的重要器件，IGBT驱动芯片在工业自动化、电力系统、交 通运输和家用电器等领域都扮演着重要的角色。随着技术的不断发展，IGBT驱动芯片将不断提高性能和功能，满足不同应 用需求。
常用mos管驱动芯片
常用mos管驱动芯片 MOS管驱动芯片是一种电子器件，用于控制MOSFET（金属 氧化物半导体场效应晶体管）的开关和驱动。MOS管驱动芯 片可以提供高电流、高速度和低功耗的驱动信号，使得MOSFET能够正确工作。 MOS管驱动芯片的常用型号有TC4420、IR2110、MIC4422等。这些芯片具有许多相似的特性和功能，但也有一些不同的特点，适用于不同的应用场合。以下是常见的MOS管驱动芯片的介绍。 首先是TC4420芯片，它是一款高速驱动器，能够提供高电流（9A），适用于高频率的交流电源和驱动MOSFET的应用。 它具有低输出电平的短路功率保护、输入阻抗高、互补输出、输入电压范围广等特点，可广泛应用于直流-直流电源转换器、直流-交流逆变器、电机驱动器等领域。 IR2110是一款高低侧驱动芯片，能够提供高电流（2A）和高 电压（600V），广泛用于电机驱动和逆变器等高电压应用。 它具有超低导通和反向恢复电流、输入电阻高、输出极速驱动等特点，在高功率和高速度应用中表现出色。 MIC4422是一款低功耗驱动芯片，具有低输入电流（80μA） 和低输出阻抗（2Ω），适用于低功率和低电压应用。它可以 提供高电流（9A）和高电压（18V），具有热关断和集电极飞行时间控制等特点，适用于电力管理、电机驱动和自动化控制等领域。
除了以上介绍的芯片，还有许多其他类型的MOS管驱动芯片，如TC4427、IRS2153、TC4440等。这些芯片都有着各自的特 点和应用领域，可以根据具体的应用要求选择合适的芯片。 总结起来，MOS管驱动芯片是一种用于控制MOSFET开关和 驱动的电子器件，具有不同的特点和功能，适用于不同的应用场合。选择合适的芯片可以提高驱动效果和工作稳定性，确保电路的正常运行。
大功率芯片
大功率芯片 大功率芯片是指具有高功率输出能力的集成电路芯片。大功率芯片通常用于电力电子设备、汽车电子、航空航天、军事装备等领域，具有高效率、高可靠性和高集成度等特点。 大功率芯片的发展历程可以追溯到20世纪70年代。当时，电力电子技术取得了突破性进展，大功率晶体管和IGBT逆变器 等设备得到了广泛应用。然而，传统的晶体管和功率模块存在体积大、重量重、功率密度低等问题，限制了设备的小型化和高效率化。因此，人们开始探索将功率器件集成到芯片上的技术。 进入21世纪，大功率芯片技术得到了快速发展。功率MOSFET、功率IGBT和功率集成电路等技术不断成熟，大大 提高了芯片的功率密度和能源利用率。与传统的功率模块相比，大功率芯片具有更小的尺寸、更轻的重量和更高的集成度，适用于更多的应用场景。 大功率芯片广泛应用于各个领域。在电力电子设备中，大功率芯片可用于开关电源、变频器、UPS电源等，提高了设备的 效率和可靠性。在汽车电子领域，大功率芯片被应用于发动机控制、电池管理系统、电动车驱动等，为汽车提供了更高的动力输出和能源利用率。在航空航天和军事装备领域，大功率芯片能够满足高温、高压、大电流等极端环境下的工作要求，提供稳定可靠的电源供应能力。 大功率芯片的发展还面临一些挑战。首先，大功率芯片的研发
需要突破封装和散热技术的限制，确保芯片在高功率工作下的稳定性和可靠性。其次，大功率芯片的节能和高效率化技术也是一个重要的研究方向，以降低能源消耗和提高系统效率。此外，大功率芯片的生产技术和成本控制也是一个需要解决的问题，以实现大规模的商业化应用。 总之，大功率芯片是电子领域的重要技术之一，具有广阔的市场前景和应用空间。随着科技的不断进步，大功率芯片的性能将进一步提高，为各个领域的电子设备提供更高效、更可靠的动力输出。
常用栅极驱动芯片
常用栅极驱动芯片 常用栅极驱动芯片是一种用于驱动功率MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）的集成电路。它们在各种应用中起着关键的作用，例如交流电源、电机驱动、电力电子等领域。本文将介绍几种常见的栅极驱动芯片，并讨论它们的特点和应用。 1. IR2110 IR2110是一种高性能MOSFET和IGBT驱动芯片。它具有低功耗、高速驱动和可靠性高的特点。IR2110的输出极性可调，并且具有低反馈电流特性，以提高系统的效率。该芯片适用于高频应用，如电力电子和电机驱动。 2. IRS21844 IRS21844是一种高电压、高速栅极驱动芯片。它具有高达600V的驱动电压和2A的驱动能力，适用于高压应用。IRS21844采用了高速低功耗的逻辑输入，能够实现快速的开关操作，适用于高频电源和电机控制系统。 3. TC4420 TC4420是一种高性能MOSFET和IGBT驱动芯片。它具有低功耗、高速驱动和高电流驱动能力。TC4420的输入电压范围广，适用于各种逻辑电平驱动。该芯片具有短路保护和过温保护功能，可以提高系统的可靠性。TC4420广泛应用于电力电子、电机驱动和变频
器等领域。 4. MAX4420 MAX4420是一种高性能MOSFET和IGBT驱动芯片。它具有低功耗、高速驱动和低电压逻辑输入的特点。MAX4420的输出极性可调，适用于各种应用。该芯片具有短路保护和过温保护功能，可以提高系统的可靠性。MAX4420适用于低电压应用，如电池供电系统和便携式设备。 5. HIP4081A HIP4081A是一种高性能MOSFET和IGBT驱动芯片。它具有低功耗、高速驱动和大电流驱动能力。HIP4081A的输入电压范围广，适用于各种逻辑电平驱动。该芯片具有过温保护和短路保护功能，可以提高系统的可靠性。HIP4081A广泛应用于电力电子、电机驱动和电源管理等领域。 总结起来，常用栅极驱动芯片是一类关键的集成电路，用于驱动功率MOSFET和IGBT。不同的驱动芯片具有不同的特点和适用范围，可以根据具体应用需求选择合适的芯片。这些芯片在电力电子、电机驱动和电源管理等领域发挥着重要作用，提高了系统的效率和可靠性。随着科技的不断进步，栅极驱动芯片将会继续发展，为各种电力应用带来更高的性能和可靠性。
mos栅极驱动损耗
mos栅极驱动损耗 （实用版） 目录 1.功率开关 MOSFET 的栅极驱动相关损耗 2.大功率MOS管/IGBT管栅极驱动专用芯片EG2131 3.EG2131 芯片的特点和应用 正文 一、功率开关 MOSFET 的栅极驱动相关损耗 在功率开关 MOSFET 的应用中，栅极驱动相关的损耗是一个重要的探讨事项。栅极电荷损耗是由该例中外置 MOSFET 的 qg（栅极电荷总量）引起的损耗。当 MOSFET 开关时，电源 IC 的栅极驱动器向 MOSFET 的寄生电容充电（向栅极注入电荷）而产生这种损耗。这不仅是开关电源，也是将 MOSFET 用作功率开关的应用中共同面临的探讨事项。损耗是MOSFET 的 qg 乘以驱动器。 二、大功率 MOS 管/IGBT 管栅极驱动专用芯片 EG2131 EG2131 是一款高性价比的大功率 MOS 管、IGBT 管栅极驱动专用芯片，内部集成了逻辑信号输入处理电路、死区时控制电路、欠压关断电路、闭锁电路、电平位移电路、脉冲滤波电路及输出驱动电路，专用于无刷电机控制器中的驱动电路。EG2131 高端的工作电压可达 300V，低端 Vcc 的电源电压范围宽 11V~20V，静态功耗小于 1mA。 三、EG2131 芯片的特点和应用 EG2131 芯片具有以下特点： 1.高集成度：内部集成了多种功能电路，适用于各种无刷电机控制器的驱动电路。 2.高工作电压：高端工作电压可达 300V，适用于大功率 MOS 管和
IGBT 管的驱动。 3.宽电源电压范围：低端 Vcc 的电源电压范围宽 11V~20V，满足不同应用场景的需求。 4.低静态功耗：静态功耗小于 1mA，节能环保。 5.专用于无刷电机控制器中的驱动电路：EG2131 芯片是专为无刷电机控制器中的驱动电路设计的，具有较高的实用性。
ir2110中文资料
IR2110中文资料 1. 概述 IR2110是国际整流（International Rectifier）公司推出的一款高性能集成驱动器芯片，主要用于驱动高功率MOSFET或IGBT的开关电源应用。该芯片具有高电压、高驱动能力、低功耗和高速等特点，广泛应用于工业和汽车电子领域。 2. 特性 •输入电压范围：10V-20V •高、低侧输出驱动器 •高达500V的工作电压 •高达2A的输出峰值驱动电流 •用户可定制开关频率 •具有过流保护功能 •可实现短路保护 3. 功能块图 下图展示了IR2110的功能块图： +---------------+ | | V_B | | +-----------|---+--[IR2110]-----|----+ | | | | | +----[DIN]--+--[HIN] [LIN]----+---[GND] | | | | | | | | [SD]---[VSS] | | | | | | +------v--v------+ +-v--v----+ | | | | [VS]--+--[HLDRIVE] +--[BLOKE]--[OUTCOM]----[OUTPHASE] | | | | +-------|---|----+ +---|-----+ | | | | | | [VCC]--[VDD] | | +---+
4. 引脚描述 IR2110芯片具有14个引脚，下表列出了各个引脚的功能和描述： 引脚编 号引脚名称描述 1 VCC 芯片供电正极 2 VB 高侧驱动器的电源引脚（Bootstrap电容器） 3 OUTPHASE 高侧驱动器的输出引脚，输出和低侧驱动器相位相反 4 HIN 高侧驱动逻辑输入引脚，用于控制高侧MOSFET或IGBT 的开关 5 LIN 低侧驱动逻辑输入引脚，用于控制低侧MOSFET或IGBT 的开关 6 SD 用于输入触发信号，实现使能和使能锁定逻辑 7 OUTCOM 低侧驱动器的输出引脚，输出和高侧驱动器相位相同 8 BLOKE 故障标志输出引脚，用于指示保护和故障状态 9 COM 逻辑低电平的引脚，用于连接低侧离地 10 VSS 芯片供电负极 11 VS 低侧驱动器的电源引脚，用于供电低侧驱动器 12 OUTLOW 低侧驱动器输出引脚，可用于驱动外部电路 13 NC 不连接 14 HLDRI 高侧驱动器输入引脚，用于调整高侧驱动的使能时间 5. 应用领域 IR2110广泛应用于以下领域： •交流电机驱动 •电源逆变器 •高压开关电源 •汽车电子系统 6. 总结 IR2110是一款高性能集成驱动器芯片，具有高电压、高驱动能力和低功耗等特点。该芯片在驱动高功率MOSFET或IGBT方面表现优秀，被广泛应用于工业和汽车电子领域。希望通过本文档的介绍，读者对IR2110有了更全面的了解。 更多详细资料，可参考IR2110的官方数据手册。
MOSFET_IGBT半桥驱动芯片IR21的应用研究
MOSFET_IGBT半桥驱动芯片IR21的应用研究IR2111是一种常用的MOSFET_IGBT半桥驱动芯片，被广泛应用于工业电子，电力转换以及电动汽车等领域。本文将对IR2111的应用进行研究，分析其特点、工作原理以及应用案例。 一、IR2111的特点 1.高可靠性：IR2111在设计上考虑了抗高斯噪声和电磁干扰，具有较高的抗干扰性能，可以提供稳定可靠的驱动信号。 2.高驱动能力：IR2111具有较大的输出电流能力，可以直接驱动大功率MOSFET或IGBT。 3.半桥驱动：IR2111适用于半桥拓扑结构，可以同时驱动上下桥臂的MOSFET或IGBT，实现高效率的功率转换。 4.内置保护机制：IR2111内置短路保护电路和过电流保护电路，可以有效保护MOSFET或IGBT免受损坏。 5.宽工作电压范围：IR2111的工作电压范围广泛，可以适用于不同的应用场合。 二、IR2111的工作原理 IR2111采用了双侧驱动的结构，内部包含一个低侧驱动和一个高侧驱动，用于驱动半桥拓扑结构中的MOSFET或IGBT。 1. 低侧驱动：低侧驱动电路由“1/2H-bridge”和“LO”引脚组成。当“LO”引脚输入高电平时，“1/2H-bridge”输出低电平，MOSFET或IGBT导通。当“LO”引脚输入低电平时，“1/2H-bridge”输出高电平，MOSFET或IGBT截止。
2. 高侧驱动：高侧驱动电路由“1/2H-bridge”和“HO”引脚组成。 当“HO”引脚输入低电平时，“1/2H-bridge”输出高电平，MOSFET或IGBT导通。当“HO”引脚输入高电平时，“1/2H-bridge”输出低电平，MOSFET或IGBT截止。 3.脉冲变换器：IR2111内部还包含一个脉冲变换器，用于将输入信 号转换为半桥驱动信号，并提供相位补偿和死区时间控制。 三、IR2111的应用案例 1.电机驱动：IR2111可以应用于电机驱动中，将其用于MOSFET或IGBT的半桥驱动电路中，实现电机的高效率驱动。 2.逆变器：IR2111可以用于逆变器的驱动电路中，将其用于MOSFET 或IGBT的半桥驱动，将直流电源转换为交流电源。 3.电力转换：IR2111可应用于电力转换系统中，通过控制MOSFET或IGBT的半桥驱动电路，实现电力的高效率转换和控制。 4.充电系统：IR2111可以用于电动汽车的充电系统中，通过驱动MOSFET或IGBT的半桥驱动电路实现高效率的充电。 5.电源开关：IR2111可以应用于电源开关电路中，通过控制MOSFET 或IGBT的开关动作，实现电源的稳定输出。 总结：IR2111是一种常用的MOSFET_IGBT半桥驱动芯片，具有高可 靠性、高驱动能力、半桥驱动、内置保护机制和宽工作电压范围等特点。 通过对其工作原理的分析，可以将其应用于电机驱动、逆变器、电力转换、充电系统和电源开关等领域。
IR4427芯片引脚、功能、典型电路
IR4427芯片 IR442X系列芯片是一款双通道低压、高速功率MOSFET 和IGBT 驱动器，包含IR4426、IR4427、IR4428三个型号，IR442X系列主要应用于MOSFET和IGBT芯片的驱动控制，IR442X芯片可提供较宽的控制电压输出范围，IR4426芯片用于输入与输出反相控制，IR4427芯片用于输入与输出同相控制，IR4428芯片一个通道用于反相控制，一个通道用于同相控制。 IR442X系类芯片有两种封装方式，一种是塑料直插式封装（PDIP),另一种是小型集成电路式封装（SOIC) 塑料直插式封装PDIP 小型集成电路式封装SOIC IR4427是八引脚芯片，芯片引脚以端部缺口为前部，前部左侧第一个引脚定义为1脚，左侧从上到下依次是1、2、3、4脚，前部右侧第一各引脚定义为8脚，右侧从上到下依次是8、7、6、5脚，标号定义如图1所示： 图1 IR442X系列芯片是双通道控制芯片，芯片1脚和8脚在芯片中作为常开引脚，不起作用，一通道由2脚输入引脚与7脚输出引脚组成，芯片3脚是芯片的接地引脚，芯片6脚作为芯片的电源供电引脚，二通道由4脚输入引脚与5脚输出引脚组成。本系列
的芯片引脚定义功能相同，但是引脚的输入输出同相反相略有不同，具体如图2所示： 图2 IR442X系列应用理论图如图3所示： 图3 IR442X系列芯片实际应用电路较为广泛，以IR4427芯片为例讲解芯片在实际电路中的应用情况： 图4 图4中所示是一个PFC电路，CPU引脚64信号控制通道A和通道B的输入，当
64引脚为高电平时，IR4427的A、B通道输出高电平即VDD的15V电压，输出的15V 电压加到开关管Z1的控制极，此时开关管Z1导通，电压一次经过AC-L2、整流桥G1、LX1-1、LX1-2、开关管Z1、RS226/227、整流桥G1、AC-N2构成完整回路。 因为CPU的引脚输出电压只有5V，5V电压无法驱动开关管G1的开通与关断，所以使用IR4427芯片用于将控制信号放大到可以控制开关管G1的导通电压，IR4427是同相驱动器，所以当CPU输出高电平给芯片A通道的输入端时，芯片的A通道输出端就会输出可以驱动开关管工作的高电平，从而实现用CPU控制开关管的工作，达到电路的设定工作功能。