1,、 電力場效應管的驅動電路
電力場效應管是單極型壓控器件,,開關速度快。但存在極間電容,,器件功率越大,極間電容也越大,。為提高其開關速度,,要求驅動電路必須有足夠高的輸出電壓、較高的電壓上升率,、較小的輸出電阻,。另外,還需要一定的柵極驅動電流,。
開通時,,柵極電流可由下式計算:
IGon=CiSSuGS/tr=(GGS+CGD)uGS/ t r (7)
關斷時,柵極電流由下式計算:
IGoff=CGDuDS/tf (8)
式(7)是選取開通驅動元件的主要依據(jù),式(8)是選取關斷驅動元件的主要依據(jù),。
為了滿足對電力場效應管驅動信號的要求,,一般采用雙電源供電,其輸出與器件之間可采用直接耦合或隔離器耦合,。
電力場效應管的一種分立元件驅電路,,如圖6所示。電路由輸入光電隔離和信號放大兩部分組成,。當輸入信號ui 為0時,,光電耦合器截止,運算放大器A輸出低電平,,三極管V3導通,,驅動電路約輸出負20V驅動電壓,使電力場效應管關斷,。當輸入信號ui為正時,,光耦導通,運放A輸出高電平,,三極管V2導通,,驅動電路約輸出正20V電壓,使電力場效應管開通,。
MOSFET的集成驅動電路種類很多,,下面簡單介紹其中幾種:
IR2130是美國生產(chǎn)的28引腳集成驅動電路,可以驅動電壓不高于600V電路中的MOSFET,,內含過電流,、過電壓和欠電壓等保護,輸出可以直接驅動6個MOSFET或IGBT,。單電源供電,,最大20V。廣泛應用于三相MOSFET和IGBT的逆變器控制中,。
IR2237/2137是美國生產(chǎn)的集成驅動電路,,可以驅動600V及1200V線路的MOSFET。其保護性能和抑制電磁干擾能力更強,,并具有軟啟動功能,,采用三相柵極驅動器集成電路,,能在線間短路及接地故障時,,利用軟停機功能抑制短路造成過高峰值電壓。利用非飽和檢測技術,,可以感應出高端MOSFET和IGBT的短路狀態(tài),。此外,內部的軟停機功能,經(jīng)過三相同步處理,,即使發(fā)生因短路引起的快速電流斷開現(xiàn)象,,也不會出現(xiàn)過高的瞬變浪涌過電壓,同時配有多種集成電路保護功能,。當發(fā)生故障時,,可以輸出故障信號。
TLP250是日本生產(chǎn)的雙列直插8引腳集成驅動電路,,內含一個光發(fā)射二極管和一個集成光探測器,,具有輸入、輸出隔離,,開關時間短,,輸入電流小、輸出電流大等特點,。適用于驅動MOSFET或IGBT,。
2、 電力場效應管的保護措施
電力場效應管的絕緣層易被擊穿是它的致命弱點,,柵源電壓一般不得超過±20V,。因此,在應用時必須采用相應的保護措施,。通常有以下幾種:
(1) 防靜電擊穿
電力場效應管最大的優(yōu)點是有極高的輸入阻抗,,因此在靜電較強的場合易被靜電擊穿。為此,,應注意:
① 儲存時,,應放在具有屏蔽性能的容器中,取用時工作人員要通過腕帶良好接地,;
② 在器件接入電路時,,工作臺和烙鐵必須良好接地,且烙鐵斷電焊接,;
③ 測試器件時,,儀器和工作臺都必須良好接地。
(2) 防偶然性震蕩損壞
當輸入電路某些參數(shù)不合適時,,可能引志震蕩而造成器件損壞,。為此,可在柵極輸入電路中串入電阻,。
(3) 防柵極過電壓
可在柵源之間并聯(lián)電阻或約20V的穩(wěn)壓二極管,。
(4) 防漏極過電流
由于過載或短路都會引起過大的電流沖擊,超過IDM極限值,,此時必須采用快速保護電路使用器件迅速斷開主回路,。