大功率mos管驱动芯片

大功率mos管驱动芯片电路

功率开关器件在电力电子装备中占据着中间地位，它的坚固使命是全部装置普通运行的底子条件。功率开关器件的驱动电路是主电路与节制电路之间的接口，是电力电子装置的首要部分。它对全部装备的机能有很大的影响，其感化是将节制回路输入的节制脉冲缩小到足以驱动功率开关器件。简而言之，驱动电路的底子使命便是将节制电路传来的旌旗灯号，转换为加在器件节制端和大众端之间的能够或许或许使其导通和关断的旌旗灯号。

一样的mos管功率器件，接纳差别的驱动电路将获得差别的开关特征。接纳机能杰出的驱动电路能够或许或许使功率开关器件使命在相比抱负的开关状况，同时延长开关时候，减小开关消耗，对装置的运行效力，坚固性和安然性都有首要的意思。因此驱动电路的好坏间接影响主电路的机能，驱动电路的公道化设想显得愈来愈首要。晶闸管体积小，分量轻，效力高，寿命长，利用便利，能够或许或许便利的遏制整流和逆变，且能够或许或许在不修改电路机关的条件下，修改整流或逆变电流的巨细。IGBT 是 mosFET 和 GTR的复合器件，它具备开关速率快、热不变性好、驱动功率小和驱动电路简略的特征，又具备通态压降小、耐压高和接管电流大等长处。IGBT作为支流的功率输入器件，出格是在大功率的场合，曾被遍及的利用于各个范围。

mos管开关器件抱负的驱动电路

(1)功率开关管守旧时，驱动电路能够或许供给快速回升的基极电流，使得开启时有充足的驱动功率，从而减小守旧消耗。

(2)开关管导通时代，mos驱动电路供给的基极电流在任何负载状况下都能保障功率管处于饱和导通状况，保障相比低的导通消耗。为减小存储时候，器件关断前应处于临界饱和状况。

(3)关断时，驱动电路应供给充足的反向基极驱动，以快速的抽出基区的残剩载流子，减小存储时候;　　并加反偏遏制电压，使集电极电流快速下降以减小下降时候。固然，晶闸管的关断首要仍是靠反向阳极压降来实现关断的。

今朝来讲，对于晶闸管的驱动用的相比多的只是颠末变压器或光耦断绝来把高压端与高压端离隔，再颠末转换电路来驱动晶闸管的导通。而对于 IGBT来讲今朝用的较多的是 IGBT 的驱动模块，也有集成了 IGBT、体系自掩护、自诊断等各个服从模块的 IPM。

本文针对咱们所用到的晶闸管，设想尝试驱动电路，并遏制实考据了然它能够或许或许驱动晶闸管。而对于 IGBT的驱动，本文首要介绍了今朝首要的几种 IGBT 的驱动体例，和与它们绝对应的驱动电路，并对最经常使用的光耦断绝的驱动体例遏制了仿真尝试。

大功率mos管驱动芯片尝试电路的设想与分解

尝试设想总电路图以下图所示起首是升压电路，因为后级的断绝变压器电路中的 MOS 管器件需要 15V 的触发旌旗灯号，以是，需要先把幅值 5V 的触发旌旗灯号转成 15V 的触发旌旗灯号，颠末 MC14504 把 5V 的旌旗灯号，转换成为 15V的旌旗灯号，而后再颠末 CD4050 对输入的 15V 驱动旌旗灯号整形，尝试的波形图如图所示，通道 2 接的是 5V 输入旌旗灯号，通道 1 接的是输入的 15V 的触发旌旗灯号。

第二部分是断绝变压器电路，尝试电路图如图 4所示，该电路的首要服从是：把 15V 的触发旌旗灯号，转换成为 12V 的触发旌旗灯号去触发前面的晶闸管的导通，并且做到 15V 的触发旌旗灯号与后级之间隔。

该电路的使命道理是：因为 MOS 管 IRF640 的驱动电压为 15V，以是，起首是在 J1 处接入 15V 的方波旌旗灯号，颠末电阻 R4 接稳压管 1N4746，使触发电压不变，也使得触发电压不至于太高，烧坏 MOS 管，而后接到 MOS 管 IRF640(实在这便是个开关管，节制后端的守旧和关断) ， MOS 管的使命图以下图，颠末节制驱动旌旗灯号的占空比，能够或许或许节制 MOS 管的守旧和关断时候。当 MOS 管守旧时，相称于它的 D 极接地，关断时是断开的，颠末后级电路相称于接 24V。而变压器便是颠末电压的变更来使右端输入 12V 的旌旗灯号。变压器右端接一个整流桥，而后从接插件 X1 输入 12V的旌旗灯号。下图 6 为该尝试电路的仿真波形图，为了便利看清，我把 B 通道的正负引脚倒置，测出图中的电压为负的，不过幅值是准确的。图 7 是该电路的尝试波形图，与仿真波形图一样。

尝试进程中碰到的题目

起首，初步上电时，保险丝突然熔断，厥后查电路时发明最后的电路设想有题目。最后为了它的开关管输入的结果更好，把24V的地和15V 的地离隔，这就使得MOS管的门极G极相称于前面的S极是悬空的，导致误触发。处置体例是把24V和15V的地接在一起，再次遏制尝试，电路使命普通。电路跟尾普通，可是当参与驱动旌旗灯号时，MOS管发烧，加驱动旌旗灯号一段时候后，保险丝熔断，再加驱动旌旗灯号时，保险丝间接熔断。查抄电路发明，驱动旌旗灯号的高电平占空比过大，导致MOS管的守旧时候太长。这个电路的设想使得当MOS管守旧时，24V间接加到MOS管的两头，并不加限流电阻，假设导通时候太长就使得电流过大，MOS管破坏，需要调度旌旗灯号　的占空比不能太大，通俗在 10%~20%摆布。

为了考证驱动电路的可行性，咱们用它来驱动串连在一起的晶闸管电路，尝试电路图以下图8所示，相互串连的晶闸管再反并联后，接入带有感抗的电路中，电源是 380V 的交换电压源。

大功率mos管驱动芯片

在这个电路中，晶闸管Q2、Q8的触发旌旗灯号颠末G11和G12接入，而Q5、Q11的触发旌旗灯号颠末G21、G22接入。在驱动旌旗灯号接到晶闸管门级之前，为了前进晶闸管的抗搅扰能力，在晶闸管的门极跟尾一个电阻和电容。这个电路接电感后，再投入到主电路中。颠末节制晶闸管的导通角，来节制大电感投入到主电路的时候，高低电路的触发旌旗灯号的相角相差半个周期，上路的 G11 和G12是一路的触发旌旗灯号，颠末前级的驱动电路中的断绝变压器相互断绝，下路的 G21 和 G22一样也是断绝的统一路旌旗灯号。尝试波形图如图 9 所示，两路的触发旌旗灯号触发反并联晶闸管电路正反导通，下面的 1 通道接的是全部晶闸管电路的电压，在晶闸管导通时它变为 0，而 2、3 通道接的是晶闸管电路高低路的触发旌旗灯号，4 通道测得是流过全部晶闸管的电流。

通道测得有正向的触发旌旗灯号时，触发下面的晶闸管导通，电流为正;3 通道测得有反向的触发旌旗灯号时，触发下路的晶闸管导通，电流为负。

大功率mos管驱动芯片布局

大功率mos管驱动芯片布局以下在一块搀杂浓度较低的P型半导体硅衬底上，用半导体光刻、分散工艺建造两个高搀杂浓度的N+区，并用金属铝引出两个电极，别离作为漏极D和源极S。而后在漏极和源极之间的P型半导体外表复盖一层很薄的二氧化硅（Si02）绝缘层膜，在再这个绝缘层膜上装上一个铝电极，作为栅极G。这就组成了一个N沟道（NPN型）加强型MOS管。明显它的栅极和别的电极间是绝缘的。图1-1所示 A 、B别离是它的布局图和代表标记。

大功率mos管驱动芯片

一样用上述不异的体例在一块搀杂浓度较低的N型半导体硅衬底上，用半导体光刻、分散工艺建造两个高搀杂浓度的P+区，及上述不异的栅极建造进程，就制成为一个P沟道（PNP型）加强型MOS管。图1-2所示A 、B别离是P沟道MOS管道布局图和代表标记。

大功率mos管驱动芯片使命道理

大功率mos管驱动芯片

从图能够或许看出，加强型MOS管的漏极D和源极S之间有两个面对面的PN结。当栅-源电压VGS=0时，即便加上漏-源电压VDS，总有一个PN结处于反偏状况，漏-源极间不导电沟道（不电流流过），以是这时候漏极电流ID=0。

此时若在栅-源极间加上正向电压，图上图所示，即VGS＞0，则栅极和硅衬底之间的SiO2绝缘层中便发生一个栅极指向P型硅衬底的电场，因为氧化物层是绝缘的，栅极所加电压VGS没法构成电流，氧化物层的双方就构成了一个电容，VGS等效是对这个电容充电，并构成一个电场，跟着VGS逐步降低，受栅极正电压的吸收，在这个电容的另外一边就堆积大批的电子并构成了一个从漏极到源极的N型导电沟道，当VGS大于管子的开启电压VT（普通约为 2V）时，N沟道管起头导通，构成漏极电流ID，咱们把起头构成沟道时的栅-源极电压称为开启电压，普通用VT表现。节制栅极电压VGS的巨细转变了电场的强弱，就能够或许到达节制漏极电流ID的巨细的目标，这也是MOS管用电场来节制电流的一个首要特色，以是也称之为场效应管。