5.5.3 Драйверы igbt с расширенными функциональными

возможностями

Специализированные драйверы могут управлять IGBT или биполярными транзис­торами, а также MOSFET. Ток затвора (базы) может быть большим, что обеспечи­вает быстрое включение или выключение транзистора. Драйверы предоставляют возможность для отключения УТ при перегрузке его по току, КЗ в нагрузке, при выходе транзистора из области насыщения. Кроме того, происходит отключение транзистора при снижении напряжения питания драйвера, а цепи защиты как по току, так и по напряжению дополняются схемой формирования временной паузы (blanking lime). Такие драйверы могут работать как с обычными IG ВТ транзистора­ми, так и с транзисторами, снабженными токовыми датчиками. Структурная схема одного из таких драйверов (MC33IS3, компания On Semicoun-duclor) показана на рис. 28. Низкий уровень входного сигнала (Вх, вывод 4) соответствует положи­тельному импульсу на выходе микросхемы (Вых, вывод 5). Положительным им­пульсом отпирается УТ. Два компаратора (компаратор перегрузки и компаратор КЗ) получают входной сигнал от токового датчика (токовый сигнал, вывод 1). Еще один компаратор, позволяющий запирать силовой ключ (компаратор выключения), подключается своим входом к выводу о¹ (формирование паузы/сигнал о неисправ­ности). Драйвер имеет вывод общей точки («земли») управления (вывод 2), а на-

Рисунок 28 — Структурная схема драйвера с расширенными функциональными возможностями.

пряжение питания схемы поступает на выводы 6 ( — положительный потенци­ал) и 3(—отрицательный полюс источника питания). Источник питания драй­вера может быть однополярным, тогда вывод 3 объединяется с выводом 2. Еще один вывод (7, сигнал неисправности) указывает, что УТ подключен к цепи с чрез­мерно большой нагрузкой, воспринимаемой схемой драйвера как режим КЗ.

Не рассматривая отдельно построение входной цепи УТ, которая может быть выполнена таким же образом, как и для рассмотренного ранее, покажем, как можно реализовать отдельные функции драйвера.

Оптронная развязка сигнала неисправности

Рассматриваемая схема драйвера обеспечивает высокий уровень сигнала на выводе 7 при возникновении КЗ во внешней цепи. Оптопара, подключенная к данному вы­воду, позволит передать сигнал неисправности в гальванически развязанную сеть, по которой управляющий контроллер принимает решение об отключении всею устройства или о каких-то других действиях. Для того чтобы минимизировать за­держку в передаче сигнала, необходимо использовать оптрон типа «диод-диод», который может быть дополнен выходным транзистором. Сбой передаваемого сиг­нала исключается правильным выбором резистора в цепи светодиода и низким им­педансом выходного каскада, подключенного к выводу 7, при отсутствии неисправ­ности. Выходной каскад, формирующий сигнал неисправности, и подключаемая оптопара показаны на рис. 29.

Рисунок 29 — Выходной каскад формирования сигнала неисправности.

Отключение при понижении напряжения питания (undervoltage lockout, UVLO)

Всегда жслател ьно защитить от недостаточного напряжения на затворе. Обычно на затворы этих транзисторов подают 15 В для получения нормированного напря­жения между эмиттером и коллектором во включенном состоянии. При напряже­нии на затворе ниже 13 В напряжениеV_m возрастает очень заметно, особенно при увеличении тока. При напряжении на затворе ниже 10 В IGBT может работать в активной области, что приведет к его перегреву. Мостовые и полумостовые каска­ды часто используют подзаряжаемый источник питания (bootstrap supply — BS) для управления затвором верхнего ключа. В этих случаях защита от понижения напря­жения (UVLO) оказывается очень полезной, поскольку не допускается включение IGBT при разряде конденсатора BS.