你的位置:首頁(yè) > 電路保護(hù) > 正文

一文弄懂IGBT驅(qū)動(dòng)

發(fā)布時(shí)間:2022-02-11 責(zé)任編輯:lina

【導(dǎo)讀】要了解什么是IGBT驅(qū)動(dòng),首先你需要了解什么是IGBT。我們都知道,電機(jī)驅(qū)動(dòng)是IGBT的主要應(yīng)用領(lǐng)域之一。


要了解什么是IGBT驅(qū)動(dòng),首先你需要了解什么是IGBT。我們都知道,電機(jī)驅(qū)動(dòng)是IGBT的主要應(yīng)用領(lǐng)域之一。有的同學(xué)可能會(huì)有這樣的困惑:


“IGBT本來就是驅(qū)動(dòng)電機(jī)的,為什么它自己還需要一個(gè)驅(qū)動(dòng)?IGBT驅(qū)動(dòng)到底是做什么的?”


這個(gè)問題說來簡(jiǎn)單,就像《極簡(jiǎn)電力電子學(xué)》中所說:“IGBT本質(zhì)上就是一個(gè)電子開關(guān),就好比你家里墻上的開關(guān),按一下,開關(guān)閉合,電燈亮起;再按一下,電燈熄滅。


一文弄懂IGBT驅(qū)動(dòng)


當(dāng)然,操作IGBT,不再是手,而是電子脈沖。高電平來臨時(shí),器件開通;低電平來臨時(shí),器件就關(guān)斷。手動(dòng)操作開關(guān),可能一秒鐘一兩次,而我們的電子開關(guān),一秒鐘可以開關(guān)上萬次,幾十萬次。


那么這時(shí)候問題來了:控制IGBT電子脈沖從哪兒來?


有的同學(xué)要舉手了:我知道我知道!控制脈沖可以從MCU來!


非常棒!你都會(huì)搶答了!


MCU就像我們的大腦,它控制我們身體的一舉一動(dòng)。但它發(fā)出的神經(jīng)元信號(hào)非常微弱,根本無法按動(dòng)開關(guān)。所以大腦需要把這個(gè)信號(hào)傳送給手,由手部肌肉運(yùn)動(dòng)來產(chǎn)生一定的力量,摁下開關(guān)。IGBT的驅(qū)動(dòng)就是控制IGBT的、靈巧又有力量的“手”。


那么,信號(hào)從MCU到IGBT驅(qū)動(dòng)芯片,中間都經(jīng)歷了什么?


首先


MCU的輸出電流是mA級(jí)別,而IGBT需要的驅(qū)動(dòng)電流可能達(dá)到幾安培。IGBT驅(qū)動(dòng)要完成的首要任務(wù),就是作為一個(gè)放大器,放大電流。


其次


MCU輸出電平一般是3.3V,而IGBT一般的驅(qū)動(dòng)電壓要達(dá)到15V。IGBT驅(qū)動(dòng)需要把3.3V信號(hào)轉(zhuǎn)成15V信號(hào)。而且這個(gè)15V,不是一般的15V。IGBT一般工作在橋式電路中。橋式電路會(huì)承受母線電壓。當(dāng)電路不開關(guān)時(shí),橋式電路的中點(diǎn)會(huì)承受一半的母線電壓;在上管開通時(shí),中點(diǎn)電位與母線電壓相同。


 一文弄懂IGBT驅(qū)動(dòng)


這時(shí)上管IGBT驅(qū)動(dòng)的工作,就是要在幾百伏或上千伏的母線電壓基礎(chǔ)之上,再生成一個(gè)15V的電壓信號(hào)來。好比說MCU提供了一顆長(zhǎng)在地上的小樹苗,IGBT驅(qū)動(dòng)的工作不光是要把小樹苗變成大樹,還要把它移植到高山上去。聽起來是不是很厲害!


最后


MCU 在低壓側(cè),其供電電壓一般為5V。IGBT在高壓側(cè),母線電壓可達(dá)幾千伏。因?yàn)榈蛪簜?cè)會(huì)有人機(jī)接口,所以絕對(duì)不能讓高壓側(cè)高電壓流竄到低壓側(cè),給人體造成傷害!有的時(shí)候,IGBT驅(qū)動(dòng)需要有一定的電氣隔離能力,做為低壓側(cè)和高壓側(cè)之間的屏障,防止副邊高壓對(duì)原邊操作的人體造成傷害。如果IGBT驅(qū)動(dòng)不具有絕緣能力的話,絕緣屏障就要加在MCU與人機(jī)接口之間。


能完成以上功能的驅(qū)動(dòng),我們稱之為緊湊型驅(qū)動(dòng)。比如英飛凌1ED  X3 compact系列:


 一文弄懂IGBT驅(qū)動(dòng)


在有些應(yīng)用場(chǎng)景下,驅(qū)動(dòng)要提供豐富的保護(hù)功能。首先,驅(qū)動(dòng)器要長(zhǎng)出一雙“眼睛”(故障檢測(cè)),觀察“電燈”(負(fù)載)或者“開關(guān)”(IGBT)運(yùn)行是否正常。如果負(fù)載有異常,故障檢測(cè)立刻發(fā)送信號(hào)給“大腦”MCU,MCU發(fā)指令給IGBT驅(qū)動(dòng),IGBT驅(qū)動(dòng)關(guān)閉功率器件,避免炸機(jī)。我們把具有保護(hù)功能的IGBT驅(qū)動(dòng)IC稱為增強(qiáng)型驅(qū)動(dòng)。IGBT驅(qū)動(dòng)的保護(hù)功能包括欠壓關(guān)斷、短路保護(hù)、過壓保護(hù)、過溫保護(hù)、米勒鉗位、軟關(guān)斷等。


 一文弄懂IGBT驅(qū)動(dòng)


這一類驅(qū)動(dòng),我們稱之為增強(qiáng)型驅(qū)動(dòng)芯片,代表產(chǎn)品有英飛凌1ED34x1MC12M:


 一文弄懂IGBT驅(qū)動(dòng)


英飛凌提供完整的功率器件+驅(qū)動(dòng)芯片解決方案。


英飛凌驅(qū)動(dòng)芯片技術(shù)有兩類:非隔離型和隔離型。非隔離型的驅(qū)動(dòng),使用的是level-shift電平轉(zhuǎn)移技術(shù),顧名思義,它能把平地上的“小樹苗”移植到高山上去,但不具有絕緣能力。其中,SOI是一種特別的level-shift技術(shù),它在絕緣的二氧化硅層上制作晶體管,杜絕了漏電流的產(chǎn)生,從而使驅(qū)動(dòng)芯片具有很強(qiáng)的抗負(fù)壓能力。


 一文弄懂IGBT驅(qū)動(dòng)


隔離型的驅(qū)動(dòng),既能完成電平轉(zhuǎn)換,也具有原副邊電氣隔離的能力。市面上常見的隔離技術(shù)有光隔離,磁隔離,容性隔離。英飛凌隔離型驅(qū)動(dòng)采用的是磁隔離技術(shù),它使用兩個(gè)線圈分別作為原邊和副邊的信號(hào)接收器,二氧化硅作為中間的絕緣層,又叫做無磁芯變壓器技術(shù)。


 一文弄懂IGBT驅(qū)動(dòng)


我們將在接下來的系列文章中,詳細(xì)介紹驅(qū)動(dòng)芯片不同的技術(shù)特點(diǎn),以及相應(yīng)的產(chǎn)品分類。


說到這里,不知道大家有沒有發(fā)現(xiàn)一個(gè)有趣的現(xiàn)象,整個(gè)電力系統(tǒng)就像是一個(gè)層層放大的套娃:MCU發(fā)出的mA級(jí)微弱信號(hào),經(jīng)IGBT驅(qū)動(dòng)芯片放大到幾安培,驅(qū)動(dòng)芯片后面可能還有一個(gè)booster電路將驅(qū)動(dòng)電流放大到十幾安培,這個(gè)電流再經(jīng)過IGBT,可以放大到幾百安甚至幾千安的,從而舉起礦石,升起電梯,驅(qū)動(dòng)高鐵。IGBT驅(qū)動(dòng)是整個(gè)系統(tǒng)中至關(guān)重要的一環(huán)。


剛剛接觸IGBT驅(qū)動(dòng)芯片的小伙伴,面對(duì)琳瑯滿目的IC型號(hào)難免眼花繚亂。其實(shí)選擇合適的IGBT驅(qū)動(dòng)芯片非常簡(jiǎn)單,英飛凌有在線的驅(qū)動(dòng)IC選擇工具,只需要輸入系統(tǒng)的電壓、電流、絕緣等級(jí)等簡(jiǎn)單信息,工具就會(huì)推送合適的產(chǎn)品了。


免責(zé)聲明:本文為轉(zhuǎn)載文章,轉(zhuǎn)載此文目的在于傳遞更多信息,版權(quán)歸原作者所有。本文所用視頻、圖片、文字如涉及作品版權(quán)問題,請(qǐng)電話或者郵箱editor@52solution.com聯(lián)系小編進(jìn)行侵刪。


推薦閱讀:

面向工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)

【收藏】運(yùn)算放大器的低功耗設(shè)計(jì)攻略

詳解部分元等效電路法在電磁仿真中的應(yīng)用

LLC轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)穩(wěn)健型同步整流解決方案

如何精確監(jiān)測(cè)和控制工業(yè)應(yīng)用中的氣體流量

特別推薦
技術(shù)文章更多>>
技術(shù)白皮書下載更多>>
熱門搜索
?

關(guān)閉

?

關(guān)閉