逆變器的驅(qū)動(1)

1、.逆變器的驅(qū)動逆變器的驅(qū)動本講主要內(nèi)容：本講主要內(nèi)容：（1）逆變器驅(qū)動電路的基本任務(wù)； （2）逆變器驅(qū)動電路的要求；（3）逆變器驅(qū)動電路的原理；（4）常用逆變器驅(qū)動芯片的使用方法；.本講要求：本講要求：（1）掌握逆變器驅(qū)動電路的作用； （2）掌握逆變器驅(qū)動電路的要求；（3）掌握逆變器驅(qū)動電路的基本原理；（4）掌握TLP250、 IR2110、 IR2130三種驅(qū)動芯片的原理及使用方法；.1、驅(qū)動電路的基本任務(wù)、驅(qū)動電路的基本任務(wù)驅(qū)動電路是主電路與控制電路之間的接口電路。驅(qū)驅(qū)動電路是主電路與控制電路之間的接口電路。驅(qū)動電路的基本任務(wù)是將信息電子電路傳來的信號轉(zhuǎn)動電路的基本任務(wù)是將信息電子電路傳來

2、的信號轉(zhuǎn)換為加在器件控制回路中的電壓或者電流。換為加在器件控制回路中的電壓或者電流。.2、驅(qū)動電路的要求、驅(qū)動電路的要求具有一定的功率，使器件能夠可靠地開通或關(guān)斷。具有盡可能短的開關(guān)時間和盡可能小的開關(guān)損耗。具有電氣隔離環(huán)節(jié)，一般采用光隔離或磁隔離。 工作可靠。具有較低的成本。.3、驅(qū)動電路的分類、驅(qū)動電路的分類按照驅(qū)動電路加在電力電子器件控制端和公按照驅(qū)動電路加在電力電子器件控制端和公共端之間信號的性質(zhì)，可以將電力電子器件共端之間信號的性質(zhì)，可以將電力電子器件分為分為電流驅(qū)動型電流驅(qū)動型和和電壓驅(qū)動型電壓驅(qū)動型兩類。兩類。驅(qū)動電路具體形式可為驅(qū)動電路具體形式可為分立元件分立元件的，但目前的，

3、但目前的趨勢是采用專用的趨勢是采用專用集成驅(qū)動電路集成驅(qū)動電路。驅(qū)動電路常稱為觸發(fā)電路。驅(qū)動電路常稱為觸發(fā)電路。.4、典型全控型器件的驅(qū)動電路、典型全控型器件的驅(qū)動電路輸入正負(fù)電源輸入正負(fù)電源VCC；電氣隔離環(huán)節(jié)電氣隔離環(huán)節(jié)：光耦；光耦；電壓放大環(huán)節(jié)：電壓放大環(huán)節(jié)：運(yùn)算放大器運(yùn)算放大器A；功率放大環(huán)節(jié)：功率放大環(huán)節(jié)：推挽電路推挽電路V2、V3；.電壓驅(qū)動型器件的驅(qū)動電路電壓驅(qū)動型器件的驅(qū)動電路 電力電力MOSFET和和IGBT是電壓驅(qū)動型是電壓驅(qū)動型器件。器件。 為快速建立驅(qū)動電壓，要求驅(qū)動電為快速建立驅(qū)動電壓，要求驅(qū)動電路具有較小的輸出電阻。路具有較小的輸出電阻。 使電力使電力MOSFET開

4、通的柵源極間驅(qū)開通的柵源極間驅(qū)動電壓一般取動電壓一般取1015V，使，使IGBT開通的柵開通的柵射極間驅(qū)動電壓一般取射極間驅(qū)動電壓一般取15 20V。 關(guān)斷時施加一定幅值的負(fù)驅(qū)動電壓關(guān)斷時施加一定幅值的負(fù)驅(qū)動電壓（一般?。ㄒ话闳?-5 -15V）有利于減小關(guān)斷時）有利于減小關(guān)斷時間和關(guān)斷損耗。間和關(guān)斷損耗。 在柵極串入一只低值電阻（數(shù)十歐在柵極串入一只低值電阻（數(shù)十歐左右）可以減小左右）可以減小寄生振蕩寄生振蕩，該電阻阻值，該電阻阻值應(yīng)隨被驅(qū)動器件電流額定值的增大而減應(yīng)隨被驅(qū)動器件電流額定值的增大而減小。小。 電力電力MOSFET 包括包括電氣隔離電氣隔離和和晶體管放大電路晶體管放大電路兩部分

5、；當(dāng)無輸入信號時兩部分；當(dāng)無輸入信號時高速放大器高速放大器A輸輸出負(fù)電平，出負(fù)電平，V3導(dǎo)通輸出負(fù)驅(qū)動電壓，當(dāng)導(dǎo)通輸出負(fù)驅(qū)動電壓，當(dāng)有輸入信號時有輸入信號時A輸出正電平，輸出正電平，V2導(dǎo)通輸出導(dǎo)通輸出正驅(qū)動電壓。正驅(qū)動電壓。 電力電力MOSFET的一種驅(qū)動電路的一種驅(qū)動電路.5、MOSFET和和IGBT的集成驅(qū)動芯片的集成驅(qū)動芯片TLP250;IR2110;IR2130HCPL-316;EXB841;中國落木源電子的系列產(chǎn)品；中國落木源電子的系列產(chǎn)品；.6、集成芯片、集成芯片TLP250的原理的原理TLP250是東芝公司生產(chǎn)的光電耦合器，它是具有驅(qū)動能力的快速光耦，可以驅(qū)動50A的IGBT或

6、MOSFET。TLP250的最大輸入電流為20mA，最大輸出電流為1.5A，芯片的工作電壓為10V35V，一般取20V。.TLP250的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖及管腳定義如下：.TLP250的原理：.TLP250組成的驅(qū)動電路原理：.7、集成芯片、集成芯片IR2110的原理的原理IR2110是國際整流器（是國際整流器（IR）公司生產(chǎn)的高壓芯片，）公司生產(chǎn)的高壓芯片，一片一片IR2110可以同時驅(qū)動一個橋臂的兩個全控型電可以同時驅(qū)動一個橋臂的兩個全控型電力電子器件（力電子器件（MOSFET或或IGBT），只需要一路輸），只需要一路輸入電源。入電源。.IR2110的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖：的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖：.IR2110的管腳

7、定義：的管腳定義：LO（引腳1）低端輸出；COM（引腳2）公共端；Vcc（引腳3）低端固定電源電壓；Nc（引腳4）空端；Vs（引腳5）高端浮置電源偏移電壓； VB (引腳6) 高端浮置電源電壓；HO（引腳7）高端輸出；Nc（引腳8） 空端； VDD（引腳9）邏輯電源電壓；HIN（引腳10）邏輯高端輸入；SD（引腳11）關(guān)斷；LIN（引腳12）邏輯低端輸入；Vss（引腳13）邏輯電路地電位端，其值可以為0V；Nc（引腳14）空端.IR2110的驅(qū)動原理： IR2110基于自舉技術(shù)設(shè)計，只需單電源就可同時驅(qū)動一個橋臂的兩個開關(guān)管。.圖中C1、VD1 分別為自舉電容和二極管，C2 為VCC 的濾波電

8、容。假定在S1 關(guān)斷期間C1 已充到足夠的電壓（VC1VCC）。當(dāng)HIN 為高電平時VM1 開通，VM2 關(guān)斷，VC1 加到S1 的門極和發(fā)射極之間，C1 通過VM1，Rg1 和S1 門極柵極電容Cgc1 放電，Cgc1 被充電。此時VC1 可等效為一個電壓源。當(dāng)HIN 為低電平時，VM2 開通，VM1 斷開，S1 柵電荷經(jīng)Rg1、VM2 迅速釋放，S1 關(guān)斷。經(jīng)短暫的死區(qū)時間（td）之后，LIN 為高電平，S2 開通，VCC 經(jīng)VD1，S2 給C1 充電，迅速為C1 補(bǔ)充能量。如此循環(huán)反復(fù)。.8、集成芯片、集成芯片IR2130的原理的原理IR2130是國際整流器（是國際整流器（IR）公司生產(chǎn)

9、的高壓）公司生產(chǎn)的高壓芯片，一片芯片，一片IR2130可以直接驅(qū)動一個中小容可以直接驅(qū)動一個中小容量的量的6個全控型電力電子器件（個全控型電力電子器件（MOSFET或或IGBT），并且也只需要一路輸入電源。），并且也只需要一路輸入電源。IR2130實質(zhì)上就是內(nèi)部有三片實質(zhì)上就是內(nèi)部有三片IR2110芯片，芯片，其原理與其原理與IR2110相同。相同。IR2130可輸出的最大正向峰值驅(qū)動電流為可輸出的最大正向峰值驅(qū)動電流為250mA，而反向峰值驅(qū)動電流為，而反向峰值驅(qū)動電流為500mA；.IR2130的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖：的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖：.IR2130輸入輸出真值表：輸入輸出真值表：HIN LIN HO

10、LO 1 1 1 0 0 1 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0.IR2110的管腳定義：的管腳定義：VB1VB3：是懸浮電源連接端，通過自舉電容為3個上橋臂功率管的驅(qū)動器提供內(nèi)部懸浮電源，VS1VS3是其對應(yīng)的懸浮電源地端。 HIN1HIN3、LIN1LIN3：逆變器上橋臂和下橋臂功率管的驅(qū)動信號輸入端，低電平有效。ITRIP：過流信號檢測輸入端，可通過輸入電流信號來完成過流或直通保護(hù)。CA-、CAO、Vso：內(nèi)部放大器的反相端、輸出端和同相端，可用來完成電流信號檢測。H01H03、L01L03：逆變器上下橋臂功率開關(guān)器件驅(qū)動器信號輸出端。FAULT：過流、直通短路、過壓、欠壓保護(hù)輸出端，該端提供一個故障保護(hù)的指示信號。它在芯片內(nèi)部是漏極開路輸出端，低電平有效。Vcc、Vss：芯片供電電源連接端，Vcc接正電源，而Vss接電源地。.IR2130的驅(qū)動原理： IR2130基于自舉技術(shù)設(shè)計，只需單電源就可同時驅(qū)動一個橋臂的兩個開關(guān)管。.9、逆變器的輔助電源、逆變器的輔助電源在