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三相逆变器中IGBT的几种驱动电路的分析1 前言电力电子变换技术的发展，使得各种各样的电力电子器件得到了迅速的发展。
20世纪 80年代，为了给高电压应用环境提供一种高输入阻抗的器件，有人提出了绝缘门极双极型晶体管（IGBT） [1>。
在IGBT 中，用一个 MOS门极区来控制宽基区的高电压双极型晶体管的电流传输，这就产生了一种具有功率MOSFET的高输入阻抗与双极型器件优越通态特性相结合的非常诱人的器件，它具有控制功率小、开关速度快和电流处理能力大、饱和压降低等性能。
在中小功率、低噪音和高性能的电源、逆变器、不间断电源（ UPS）和交流电机调速系统的设计中，它是目前最为常见的一种器件。
功率器件的不断发展，使得其驱动电路也在不断地发展，相继出现了许多专用的驱动集成电路。
IGBT的触发和关断要求给其栅极和基极之间加上正向电压和负向电压，栅极电压可由不同的驱动电路产生。
当选择这些驱动电路时，必须基于以下的参数来进行：器件关断偏置的要求、栅极电荷的要求、耐固性要求和电源的情况。
图1为一典型的IGBT驱动电路原理示意图。
因为IGBT栅极发射极阻抗大，故可使用MOSFET驱动技术进行触发，不过由于IGBT的输入电容较MOSFET为大，故IGBT的关断偏压应该比许多MOSFET驱动电路提供的偏压更高。
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在任何情况下，开通时的栅极驱动电压，应该在 12～ 20 V之间。
当栅极电压为零时，IGBT处于断态。
几种用于IGBT驱动的集成芯片2. 1 TLP250（TOSHIBA公司生产）在一般较低性能的三相电压源逆变器中，各种与电流相关的性能控制，通过检测直流母线上流入逆变桥的直流电流即可，如变频器中的自动转矩补偿、转差率补偿等。
同时，这一检测结果也可以用来完成对逆变单元中IGBT实现过流保护等功能。
因此在这种逆变器中，对IGBT驱动电路的要求相对比较简单，成本也比较低。
这种类型的驱动芯片主要有东芝公司生产的TLP250，夏普公司生产的PC923等等。
这里主要针对TLP250做一介绍。
TLP250包含一个GaAlAs光发射二极管和一个集成光探测器，8脚双列封装结构。
适合于IGBT或电力MOSFET栅极驱动电路。
图2为TLP250的内部结构简图，表1给出了其工作时的真值表。
TLP250的典型特征如下：1）输入阈值电流（IF）：5 mA（最大）；2）电源电流（ICC）：11 mA（最大）；3）电源电压（VCC）：10～35 V；4）输出电流（IO）：± 0.5 A（最小）；5）开关时间（tPLH /tPHL）：0.5 μ s（最大）；6）隔离电压：2500 Vpms（最小）。
表2给出了TLP250的开关特性，表3给出了TLP250的推荐工作条件。
注：使用TLP250时应在管脚8和5间连接一个0.1 μ F的陶瓷电容来稳定高增益线性放大器的工作，提供的旁路作用失效会损坏开关性能，电容和光耦之间的引线长度不应超过 1 cm。
图3和图4给出了TLP250的两种典型的应用电路。
在图4中，TR1和TR2的选取与用于IGBT驱动的栅极电阻有直接的关系，例如，电源电压为24V时，TR1和TR2的Icmax≥ 24/Rg。
图5给出了TLP250驱动IGBT时，1 200 V/200 A的IGBT上电流的实验波形（50 A/10 μ s）。
可以看出，由于TLP250不具备过流保护功能，当IGBT过流时，通过控制信号关断IGBT，IGBT中电流的下降很陡，且有一个反向的冲击。
非常齐全用于IGBT驱动和IPM Drivers的光耦型号推荐IC输出高速1Mbps器件有：PS9613 PS8501 PS8502 PS9513 8-pin DIP封装PS8101、PS9113 PS9213(蠕动5.5mm) 5-pin SOP (SO-5) 封装PS8802-1/-2 PS8821-1/-2 8-pin Small SOP(SO-8) 封装超高速10Mbps器件有：PS9617 PS9587 8-pin DIP封装PS9115、PS9117A、PS9121、PS9214(蠕动5.5mm) 5-pin SOP(SO-5) 封装PS9817A-1/-2 PS9821-1/-2 8-pin Small SOP(SO-8) 封装超高速15Mbps (CMOS)器件有：PS9151 5-pin SOP(SO-5) 封装PS9851-1/-2 8-pin Small SOP(SO-8) 封装隔离放大器类模拟输出器件有：PS8551 8-pin DIP封装隔离放大器类数码输出器件有：PS9551 8-pin DIP封装B、晶体管输出通用型单级器件有：PS2501series PS2501Aseries PS2513 series PS2561 series 4-pin DIP封装PS2561Aseries PS2561Bseries PS2581 series PS2581Aseries 4-pin DIP封装PS270x series PS2701A series PS2761B series SOP封装PS2801 series PS2801C series PS2841 series PS2861 series Small SOP封装PS291x series 超小型扁平引脚封装通用型达林顿器件有：PS25x2 series 4-pin DIP封装PS2702-1 SOP封装PS2802-1/-4 Small SOP封装AC输入单级器件有：PS25x5 series 4-pin DIP封装PS2705A-1 SOP封装PS28x5 series PS2805C series Small SOP封装PS2915-1 超小型扁平引脚封装AC输入达林顿器件有：PS25x6 series 4-pin DIP封装低电流驱动器件有：PS2503 series 4-pin DIP封装PS271x series SOP封装PS281x series Small SOP封装PS291x series 超小型扁平引脚封装高集电极耐压器件有：PS253x series 4-pin DIP封装PS2733-1 SOP封装PS283x series Small SOP 封装PS2933-1 超小型扁平引脚高集电极耐压DC输入器件有：PS2521 series 4-pin DIP封装高集电极耐压AC输入器件有：PS2525 series 4-pin DIP封装C、电机驱动电机驱动用（变频器用）器件有：PS9613 PS9513 8-pin DIP封装PS9113 PS9213(蠕动5.5mm) 5-pin SOP(SO-5) 封装IGBT驱动用器件有：PS9552 8-pin DIP封装2、东芝A、光电耦合器 (晶体管输出)用于For Switching Supplies and DC/DC Converters的型号有：TLP281、TLP283 SOP4封装TLP181 MFSOP6封装TLP421、TLP421F、TLP781、TLP781F DIP4封装用于For Home Appliances (HAs)的型号有：TLP280 SOP4封装TLP180 MFSOP6封装TLP620、TLP620F DIP4封装用于For Programmable Logic Controllers (PLCs)的型号有：TLP280-4、TLP281-4、TLP283-4 SOP16封装用于For Telecommunications的型号有：TLP320、TLP628、TLP629 DIP4封装TLP330 DIP6封装用于Low Input Type的型号有：TLP124、TLP126、TLP137 MFSOP6封装TLP624、TLP626 DIP4封装TLP331、TLP332 DIP6封装用于1-Channel Type的型号有：TLP130、TLP131 MFSOP6封装TLP521-1、TLP621、TLP621F DIP4封装TLP531、TLP532、TLP630、TLP631、TLP632、TLP731 DIP6封装TLP732、TLP733、TLP733F、TLP734、TLP734F DIP6封装用于2-Channel Type的型号有：TLP504A、TLP521-2、TLP621-2、TLP624-2、TLP628-2、TLP629-2 DIP8封装用于2-Channel Type with AC Input的型号有：TLP320-2、TLP620-2、TLP626-2 DIP8封装用于4-Channel Type的型号有：TLP521-4、TLP621-4、TLP624-4、TLP628-4、TLP629-4 DIP16封装用于4-Channel Type with AC Input的型号有：TLP320-4、TLP620-4、TLP626-4 DIP16封装B、光电耦合器(达林顿晶体管输出)用于General-purpose的型号有：TLP570、TLP571、TLP572 DIP6封装TLP523 DIP4封装用于High V CEO的型号有：TLP127 MFSOP6封装TLP371、TLP372、TLP373 DIP6封装TLP627、TLP627A DIP4封装用于2-Channel Type的型号有：TLP523-2、TLP627-2 DIP8封装用于4-Channel Type的型号有：TLP523-4、TLP627-4 DIP16封装C、光电耦合器(三端双向可控硅输出)用于Multi-channel Type的型号有：TLP525G DIP4封装TLP525G-2 DIP8封装TLP525G-4 DIP16封装D、光电耦合器(IC输出)用于For IPM Drivers的型号有：TLP102 MFSOP6封装TLP559(IGM) DIP8封装用于For IGBT/MOSFET/Giant Transistor Gate Drive的型号有：TLP700、TLP701、TLP701F、TLP702、TLP702F SDIP6封装TLP705、TLP705F、TLP706、TLP706F SDIP6封装TLP250、TLP250F、TLP250(INV)、TLP250F(INV)、TLP251 DIP8封装TLP251F、TLP350、TLP350F、TLP351、TLP351F、TLP557 DIP8封装用于1-Channel Type的型号有：TLP112、TLP112A、TLP113、TLP114A、TLP115、TLP115A MFSOP6封装TLP716、TLP716F、TLP719、TLP719F SDIP6封装TLP512、TLP513 DIP6封装TLP550、TLP551、TLP552、TLP553、TLP554、TLP555 DIP8封装TLP558、TLP559、TLP651、TLP750、TLP750F、TLP751 DIP8封装TLP751F、TLP759、TLP759F、TLP2200、TLP2601 DIP8封装用于2-Channel Type的型号有：TLP2530、TLP2531、TLP2630、TLP2631 DIP8封装用于JEDEC Type的型号有：6N135、6N136、6N137、6N138、6N139 JEDEC封装。
关键词：IGBT；驱动与保护；IXDN404引言绝缘栅晶体管IGBT是近年来发展最快而且很有前途的一种复合型器件，并以其综合性能优势在开关电源、UPS、逆变器、变频器、交流伺服系统、DC/DC变换、焊接电源、感应加热装置、家用电器等领域得到了广泛应用。
然而，在其使用过程中，发现了不少影响其应用的问题，其中之一就是IGBT的门极驱动与保护。
目前国内使用较多的有富士公司生产的EXB系列，三菱公司生产的M579系列，MOTOROLA公司生产的MC33153等驱动电路。
这些驱动电路各有特点，均可实现IGBT的驱动与保护，但也有其应用限制，例如：驱动功率低，延迟时间长，保护电路不完善，应用频率限制等。
本文，以IXYS公司生产的IGBT驱动芯片IXDN404为基础，介绍了其特性和参数，设计了实际驱动与保护电路，经过实验验证，可满足IGBT的实际驱动和过流及短路时实施慢关断策略的保护要求。
1 IXDN404驱动芯片简介IXDN404为IXYS公司生产的高速CMOS电平IGBT/MOSFET驱动器，其特性如下：--高输出峰值电流可达到4A；--工作电压范围4.5V～25V；--驱动电容1800pF<15ns；--低传输延迟时间；--上升与下降时间匹配；--输出高阻抗；--输入电流低；--每片含有两路驱动；--输入可为TTL或CMOS电平。
其电路原理图如图1所示，主要电气参数如表1所列。
表1 IXDN404主要电气参数符号参数测试条件最小值典型值最大值单位Vih输入门限电压，逻辑1空 3.5空空 VVil输入门限电压，逻辑0 空空空 0.8VVoh输出电压，逻辑1空 Vcc－0.025空空 VVol输出电压，逻辑0空空空0.025VIpeak峰值输出电流Vcc=18V4空空 AIdc连续输出电流Vce=18V空空 1Atr上升时间C1=1800pF Vcc=18V111215ns tf下降时间C1=1800pF Vcc=18V121417ns tond上升时间延迟C1=1800pF Vcc=18V333438ns toffd下降时间延迟C1=1800pF Vcc=18V283035ns Vcc供电电压空 4.51825VIcc供电电流Vin=＋Vcc空空10μA2 驱动芯片应用与改进图2为IXDN404组成的IGBT实用驱动与保护电路，该电路可驱动1200V/100A的IGBT，驱动电路信号延迟时间不超过150ns，所以开关频率图2由IXDN404组成的IGBT保护与驱动电路图1IXDN404电路原理图可以高达100kHz。
几种用于IGBT驱动的集成芯片2. 1 TLP250（TOSHIBA公司生产）在一般较低性能的三相电压源逆变器中，各种与电流相关的性能控制，通过检测直流母线上流入逆变桥的直流电流即可，如变频器中的自动转矩补偿、转差率补偿等。
同时，这一检测结果也可以用来完成对逆变单元中IGBT实现过流保护等功能。
因此在这种逆变器中，对IGBT驱动电路的要求相对比较简单，成本也比较低。
这种类型的驱动芯片主要有东芝公司生产的TLP250，夏普公司生产的PC923等等。
这里主要针对TLP250做一介绍。
TLP250包含一个GaAlAs光发射二极管和一个集成光探测器，8脚双列封装结构。
适合于IGBT或电力MOSFET栅极驱动电路。
图2为TLP250的内部结构简图，表1给出了其工作时的真值表。
TLP250的典型特征如下：1）输入阈值电流（IF）：5 mA（最大）；2）电源电流（ICC）：11 mA（最大）；3）电源电压（VCC）：10～35 V；4）输出电流（IO）：± 0.5 A（最小）；5）开关时间（tPLH /tPHL）：0.5 μ s（最大）；6）隔离电压：2500 Vpms（最小）。
表2给出了TLP250的开关特性，表3给出了TLP250的推荐工作条件。
注：使用TLP250时应在管脚8和5间连接一个0.1 μ F的陶瓷电容来稳定高增益线性放大器的工作，提供的旁路作用失效会损坏开关性能，电容和光耦之间的引线长度不应超过1 cm。
图3和图4给出了TLP250的两种典型的应用电路。
在图4中，TR1和TR2的选取与用于IGBT驱动的栅极电阻有直接的关系，例如，电源电压为24V时，TR1和TR2的Icmax≥ 24/Rg。
图5给出了TLP250驱动IGBT时，1 200 V/200 A的IGBT上电流的实验波形（50 A/10 μ s）。
可以看出，由于TLP250不具备过流保护功能，当IGBT过流时，通过控制信号关断IGBT，IGBT中电流的下降很陡，且有一个反向的冲击。
IGBT 1234567，看这一篇就够了话说公元2018年，IGBT江湖惊现第六代和第七代的掌门人，一时风头无两，各路吃瓜群众纷纷猜测二位英雄的出身来历。
不禁有好事者梳理了一下英家这些年，独领风骚的数代当家掌门人，分别是：呃，好像分不清这都谁是谁?呃，虽然这些IGBT“掌门人”表面看起来都一样，但都是闷骚型的。
只能脱了衣服，做个“芯”脏手术。
像这样，在芯片上，横着切一刀看看。
好像，有点不一样了。
故事，就从这儿说起吧。
史前时代-PTPT是最初代的IGBT，它使用重掺杂的P+衬底作为起始层，在此之上依次生长N+ buffer，N- base外延，最后在外延层表面形成元胞结构。
它因为截止时电场贯穿整个N-base区而得名。
它工艺复杂，成本高，而且需要载流子寿命控制，饱和压降呈负温度系数，不利于并联，虽然在上世纪80年代一度呼风唤雨，但在80年代后期逐渐被NPT取代，目前已归隐江湖，不问世事，英飞凌目前所有的IGBT 产品均不使用PT技术。
初代盟主——IGBT2特征：平面栅，非穿通结构(NPT)NPT-IGBT于1987年出山，很快在90年代成为江湖霸主。
NPT与PT不同在于，它使用低掺杂的N-衬底作为起始层，先在N-漂移区的正面做成MOS结构，然后用研磨减薄工艺从背面减薄到 IGBT 电压规格需要的厚度，再从背面用离子注入工艺形成P+ collector。
在截止时电场没有贯穿N-漂移区，因此称为“非穿通”型IGBT。
NPT不需要载流子寿命控制，但它的缺点在于，如果需要更高的电压阻断能力，势必需要电阻率更高且更厚的N-漂移层，这意味着饱和导通电压Vce(sat)也会随之上升，从而大幅增加器件的损耗与温升。
技能：低饱和压降，正温度系数，125℃工作结温，高鲁棒性因为N-漂移区厚度大大降低了，因此Vce(sat)相比PT大大减少。
正温度系数，利于并联。
名号：DLC，KF2C，S4…等等，好像混进了什么奇怪的东西！没写错！S4真的不是IGBT4，它是根正苗红的IGBT2，适用于高频开关应用，硬开关工作频率可达40kHz。
变频器驱动电路常用的几种驱动IC变频器驱动电路中常用IC，共有为数不多的几种。
可以设想一下，变频器电路的通用电路，必定是主电路（包括三相整流电路和三相逆变电路）和驱动电路，即便是型号的功率级别不同的变频器，驱动电路却往往采用了同一型号的驱动IC，甚至于驱动电路的结构和布局，是非常类似的和接近的。
早期的和小功率的变频器机种，经常采用TLP250、A3120（HCPL3120）驱动IC，部电路简单，不含IGBT保护电路；以后被大量广泛采用的是PC923、PC929的组合驱动电路，往往上三臂IGBT采用PC923驱动，而下三臂IGBT则采用PC929驱动。
PC929含IGBT检测保护电路等；智能化程度比较高的专用驱动芯片A316J，也在大量机型中被采用。
通过熟悉驱动IC的引脚功能和掌握相关的检测方法，达到对驱动电路进行故障判断与检测的能力，以及能对不同型号的驱动IC应急进行代换与修复。
一、TLP250和HCPL3120驱动IC：8 Vcc 7 Vo 6 Vo5 GND8 Vcc7 Vo6 Vo5 GND8 Vcc7 Vo6 NcTLP250 HCPL3120/ J312 HCNW3120图1 三种驱动IC的功能电路图TLP250：输入IF电流阀值5mA，电源电压10∽35V，输出电流±0.5A，隔离电压2500V，开通/关断时间（t PLH/t PHL）0.5μs。
可直接驱动50A1200V的IGBT模块，在小功率变频器驱动电路中，和早期变频器产品中被普遍采用。
HCNW3120（A3120）：与HCPL3120、HCPLJ312部电路结构相同，只是因选材和工艺的不同，后者的电隔离能力低于前者。
输入IF电流阀值2.5mA，电源电压15∽30V，输出电流±2A，隔离电压1414V，可直接驱动150A/1200V的IGBT模块。
三种驱动IC的引脚功能基本一致，小功率机型中可用TLP250直接代换另两种HCNW3120和HCPL3120，大多数情况下TLP350、HCNW3120可以互换，虽然它们的个别参数和部电路有所差异，如TPL250的电流输出能力较低，但在变频器中功率机型中，驱动IC往往有后置放大器，对驱动IC的电流输出能力就不是太挑剔了。
全桥芯片是电力电子应用中常用的一种芯片，常用于直流电机的驱动、电源的开关控制等应用。
以下是几种常用的全桥芯片：
IR2110：国际整流器（International Rectifier）公司的一种全桥驱动芯片，主要用于高频交流电源、电机驱动等应用，具有高速开关、低通信损失等特点。
IRS2186：英飞凌半导体（Infineon）公司的一种全桥驱动芯片，可用于高功率直流电机驱动、交流电源等应用，具有内置过流保护、电源电压过高/过低保护等特点。
HIP4081A：意法半导体（STMicroelectronics）公司的一种高性能全桥驱动芯片，可用于大功率电机驱动、电源开关等应用，具有高速响应、低输入电流等特点。
LM5104：德州仪器（Texas Instruments）公司的一种全桥驱动芯片，主要用于高电压电源、电机驱动等应用，具有快速反应、低反馈电流等特点。
FAN7380：Fairchild半导体公司的一种高速全桥驱动芯片，主要用于电源开关、电机驱动等应用，具有短路保护、低功耗等特点。
常见的4种IGBT驱动电路形式作者：海飞乐技术时间：2017—04-25 09：33驱动电路又称为激励电路，它是主电路与控制电路之间的接口,它的主要作用体现在：（1)使功率开关管工作在较理想的开关状态，缩短开关时间，减小开关损耗,对装置的运行效率、可靠性和安全性都有重要的意义.（2）对功率开关管或整个装置的一些保护措施也往往设在驱动电路中，或通过驱动电路实现。
驱动电路根据驱动的功率开关管的不同，可以分为电流驱动型和电压驱动型,其中功率晶体管需要电流型驱动电路驱动，电压型驱动电路驱动功率MOSFET和IGBT.驱动电路根据电路的具体形式可以分为分立元件组成的驱动电路和专用集成驱动电路，目前的趋势是采用集成驱动电路。
1. 分立元件的驱动电路分立插脚式元件组成的驱动电路在80年代的日本和台湾变频器上被广泛使用，主要包括日本(富士:G2,G5.三肯:SVS，SVF,MF。
，春日，三菱Z系列K系列等)台湾（欧林，普传，台安.)等一系列变频器.随着大规模集成电路的发展及贴片工艺的出现,这类设计电路复杂，集成化程度低的驱动电路已逐渐被淘汰。
2. 光电耦合器隔离驱动电路当IGBT构成的主电路输出较大的功率时，IGBT的集电极电压很高，发射极不一定直接与公共地连接。
控制电路与驱动电路仍为低电压供电，此种情况驱动电路与主电路之间不应直接连接,而应通过隔离元件间接传送驱动信号.根据所用隔离元件的不同，把隔离驱动电路分为电磁隔离与光隔离：a. 用脉冲变压器作为隔离元件的隔离电路称为电磁隔离电路;b. 用光耦合器把控制信号与驱动电路加以隔离的栅极驱动电路称为光电隔离驱动电路。
由于光电耦合器构成的驱动电路具有线路简单、可靠性高、开关性能好等特点,在IGBT驱动电路设计中被广泛采用.由于驱动光电锅台器的型号很多,所以选用的余地也很大。
用于IGBT的光电耦合器驱动电路的驱动光电耦合器选用较多的主要有东芝的TLP系列、夏普的比系列、惠普的HLPL系列等。
IR2110 在IGBT 驱动电路中的应用收藏| 分类: | 查看: 699 | 评论(0)摘要：针对IGBT的半桥或者全桥的驱动，利用具有双通道集成驱动的IR2110来驱动IGBT。
对其自举工作原理进行了分析，同时增加了栅极电平箝位电路，克服了IR2110不能产生负偏压的缺点，并在2 kW、400 V汽车直流充电器中以此驱动IKW40N120T2电路的试验中验证了其理论分析的正确性。
用于IGBT或功率MOSFET驱动的集成芯片模块中，应用技术比较成熟的有东芝LP250、富士EXB8系列、三菱M579系列等，但是这些模块都是单驱动，如果要驱动全桥结构的逆变电源则需要4个隔离的驱动模块，不但费用高、而且体积大。
美国IR公司推出的高压浮动驱动集成模块IR2110是一种新型的功率MOSFET或IGBT驱动模块，它本身允许驱动信号的电压上升率达±50 V/μs，极大地减小了功率开关器件的开关损耗。
此外，由于IR2110采用自举法实现高压浮动栅极双通道驱动，因此可以驱动500 V以内的同一相桥臂的上下两个开关管，减小了装置体积，节省了成本。
1 IR2110自举电路工作原理分析自举电路如图1所示，其工作原理如下：Q2导通期间将Vs的电位拉低到地，Vcc通过自举电阻Rbs 和自举二极管Dbs给自举电容Cbs充电，通过电容Cbs在Vb和Vs之间形成一个悬浮电源给上桥臂主开关器件Q1供电。
自举电路的存在使同一桥臂上、下主开关器件驱动电路只需一个外接电源。
图1 IR2110 自举电路2 IR2110栅极电平箝位电路由于IR2110不能产生负偏压，将它用于驱动桥式电路时，由于密勒效应的存在，在开通与关断时刻，集电极与栅极间的寄生电容有位移电流产生，容易在栅极上产生干扰。
特别是在大功率情况下，关断电流较大，IR2110驱动输出阻抗不够小，沿栅极灌入的位移电流会在驱动电压上叠加形成比较严重的毛刺干扰。
如果该干扰超过IGBT的最小开通电压，将会造成桥臂瞬间短路。
常用无刷电机驱动芯片无刷电机驱动芯片是一种控制无刷电机运转的电子元件，具有体积小、功耗低、效率高等优点，在很多领域得到广泛应用。
下面介绍一些常用的无刷电机驱动芯片。
1. DRV8301：DRV8301是Texas Instruments（德州仪器）公司推出的一款常用的无刷电机驱动芯片，适用于功率较小的无刷直流电机驱动。
该芯片采用封装形式较小的QFP封装，具有集成化程度高、性能稳定等特点，能够提供高电流输出和多种保护功能，广泛应用于工业自动化、电动工具、电动车等领域。
2. L6234：L6234是STMicroelectronics（意法半导体）公司推出的一款无刷电机驱动芯片，采用封装形式较小的SOIC封装。
该芯片采用了独特的电流控制技术，具有工作稳定、抗干扰能力强等特点，适用于中小功率的无刷电机驱动。
3. MC33035：MC33035是ON Semiconductor（安森美半导体）公司推出的一款无刷电机驱动芯片，采用封装形式较小的PDIP封装。
该芯片具有内置了多种保护功能，包括过压、过流、过热等保护，可广泛应用于家用电器、电动工具、电动车等电机驱动领域。
4. LB1938FA：LB1938FA是SANYO（三洋）公司推出的一款无刷电机驱动芯片，采用封装形式较小的SOP封装。
该芯片具有集成化程度高、工作稳定等特点，适用于小功率的无刷电机驱动。
5. A4950：A4950是Allegro MicroSystems公司推出的一款无刷电机驱动芯片，采用封装形式较小的SOIC封装。
该芯片具有高电流输出能力、低功耗等特点，适用于高功率无刷电机驱动，广泛应用于电动工具、机器人、电动车等领域。
综上所述，无刷电机驱动芯片是控制无刷电机运转的电子元件，常用的无刷电机驱动芯片有DRV8301、L6234、MC33035、LB1938FA和A4950等。
这些芯片具有集成化程度高、性能稳定、功耗低、效率高等特点，适用于不同功率范围的无刷电机驱动需求，被广泛应用于工业自动化、家电、电动工具、电动车等领域。
常用栅极驱动芯片常用栅极驱动芯片是一种用于驱动功率MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）的集成电路。
它们在各种应用中起着关键的作用，例如交流电源、电机驱动、电力电子等领域。
本文将介绍几种常见的栅极驱动芯片，并讨论它们的特点和应用。
1. IR2110IR2110是一种高性能MOSFET和IGBT驱动芯片。
它具有低功耗、高速驱动和可靠性高的特点。
IR2110的输出极性可调，并且具有低反馈电流特性，以提高系统的效率。
该芯片适用于高频应用，如电力电子和电机驱动。
2. IRS21844IRS21844是一种高电压、高速栅极驱动芯片。
它具有高达600V的驱动电压和2A的驱动能力，适用于高压应用。
IRS21844采用了高速低功耗的逻辑输入，能够实现快速的开关操作，适用于高频电源和电机控制系统。
3. TC4420TC4420是一种高性能MOSFET和IGBT驱动芯片。
它具有低功耗、高速驱动和高电流驱动能力。
TC4420的输入电压范围广，适用于各种逻辑电平驱动。
该芯片具有短路保护和过温保护功能，可以提高系统的可靠性。
TC4420广泛应用于电力电子、电机驱动和变频器等领域。
4. MAX4420MAX4420是一种高性能MOSFET和IGBT驱动芯片。
它具有低功耗、高速驱动和低电压逻辑输入的特点。
MAX4420的输出极性可调，适用于各种应用。
该芯片具有短路保护和过温保护功能，可以提高系统的可靠性。
MAX4420适用于低电压应用，如电池供电系统和便携式设备。
5. HIP4081AHIP4081A是一种高性能MOSFET和IGBT驱动芯片。
它具有低功耗、高速驱动和大电流驱动能力。
HIP4081A的输入电压范围广，适用于各种逻辑电平驱动。
该芯片具有过温保护和短路保护功能，可以提高系统的可靠性。
HIP4081A广泛应用于电力电子、电机驱动和电源管理等领域。
总结起来，常用栅极驱动芯片是一类关键的集成电路，用于驱动功率MOSFET和IGBT。
具备自给电源的双正激MOSFET、IGBT驱动芯片TX-KD204产品手册 V3.0 2013-06-目录一、概述 (3)二、原理框图 (3)三、电气参数 (3)3.1 极限参数 (3)3.2 驱动特性 (3)3.3 工作条件 (4)3.4 前级信号电源 (4)四、结构和尺寸 (4)4.1 外形尺寸 (4)4.2 引脚定义 (4)五、应用参考电路 (5)5.1 驱动器低压侧信号的连接 (5)5.1.1 输入信号 (5)5.1.2 前级信号电源Vc (5)5.2 驱动器高压输出侧的连接 (5)5.2.1 驱动输出功率的计算 (5)5.2.2 与IGBT的连接 (5)5.3 输出波形的测试 (6)5.4 典型应用图 (6)六、相关产品信息 (6)6.1 TX-KD202 (6)6.2 TX-KD301 (6)6.3 TX-KD (6)七、常见问题 (7)八、其它说明 (7) V3.0 2013-06-V3.0 2013-06-TX-KD204 中小功率MOSFET （IGBT ）驱动器一、概述∙ 采用本公司的分时式自给电源发明专利技术 ∙ MOSFET ( IGBT)双正激隔离驱动器，卧式封装 ∙ 无需隔离电源 ∙ 工作占空比10%~90% ∙关断时输出负电平，可靠关断二、原理框图只画出单路输出三、电气参数 3.1 极限参数3.2 驱动特性除另有指定外,均为在以下条件时测得：Ta=25℃，Vdd=12V ，Fop=40kHz 。
V3.0 2013-06-3.4 前级信号电源四、结构和尺寸 4.1 外形尺寸4.2 引脚定义V3.0 2013-06- 五、应用参考电路5.1 驱动器低压侧信号的连接 5.1.1 输入信号采用自给电源技术，PWM 信号和驱动需要的能量是从同一通道送入驱动器的，因此要求前级电路的输出级具有较大的瞬时输出能力。
一般IC 无法满足要求，需要接入电流缓冲级T1和T2。
T1、T 2可用>=1.5A/40V/60MHz 的三极管，D1和D2是续流二极管，可用1N4148。
SLM2101S产品特性：（完全代替IR2101S）
*VOFFSET 600 V max. *lo+/-130 mA/270 mA *VOUT 10 V-20V
*ton/off(typ.)160 ns/150 ns
*Delay Matching (typ.) 60 ns
针对高压MOSFET/IGBT驱动，上海数明推出600V及200V两个系列HVIC产品。
该系列
产品适用于电机驱动、DC-DC
转换器、DC-AC逆变器、D类功率放大器等多种不同应用领域，具有过压保护、欠压保护、
直通防止及死区保护
等功能。
对比传统的HVIC产品，数明HVIC系列产品有助于降低系统的开关损耗，减小系
统发热量，提升系统效
率，同时能帮助客户有效节省系统成本。
200V、600V 电机驱动芯片选型图
High and low side Driver ：
SLM2001S（IR2001S) SLM2005S(IR2005S) SLM2101S(IR2101S) SLM2106S(IR2106S）
SLM2304S(IR2304S)
Half-Bride Driver：
SLM2003S(IR2003S) SLM2004S(IR2004S) SLM2103S(IR2103S) SLM2104S(IR2104S)
SLM2108S(IR2108S)
SLM2184S（IR2184S）
（以上HVIC GATE Driver 驱动芯片可以PIN对PIN完全代替IR系列驱动芯片)[MISSING
IMAGE: , ]。
几种用于I G B T驱动的集成芯片几种用于IGBT驱动的集成芯片2. 1 TLP250（ TOSHIBA公司生产）在一般较低性能的三相电压源逆变器中，各种与电流相关的性能控制，通过检测直流母线上流入逆变桥的直流电流即可，如变频器中的自动转矩补偿、转差率补偿等。
同时，这一检测结果也可以用来完成对逆变单元中IGBT实现过流保护等功能。
因此在这种逆变器中，对 IGBT驱动电路的要求相对比较简单，成本也比较低。
这种类型的驱动芯片主要有东芝公司生产的 TLP250，夏普公司生产的 PC923等等。
这里主要针对 TLP250做一介绍。
TLP250包含一个 GaAlAs光发射二极管和一个集成光探测器， 8脚双列封装结构。
适合于 IGBT或电力 MOSFET栅极驱动电路。
图 2为 TLP250的内部结构简图，表 1给出了其工作时的真值表。
TLP250的典型特征如下：1）输入阈值电流（IF）： 5 mA（最大）；2）电源电流（ICC）： 11 mA（最大）；3）电源电压（VCC）： 10～ 35 V；4）输出电流（IO）： ± 0.5 A（最小）；5）开关时间（tPLH /tPHL）：0.5 μ s（最大）；6）隔离电压：2500 Vpms（最小）。
表2给出了TLP250的开关特性，表3给出了TLP250的推荐工作条件。
注：使用 TLP250时应在管脚 8和 5间连接一个0.1 μ F的陶瓷电容来稳定高增益线性放大器的工作，提供的旁路作用失效会损坏开关性能，电容和光耦之间的引线长度不应超过 1 cm。
图 3和图 4给出了 TLP250的两种典型的应用电路。
在图 4中， TR1和 TR2的选取与用于 IGBT驱动的栅极电阻有直接的关系，例如，电源电压为24V时，TR1和 TR2的Icmax≥ 24/Rg。
图 5给出了 TLP250驱动 IGBT时，1 200 V/200 A的 IGBT上电流的实验波形（ 50A/10 μ s）。
可以看出，由于TLP250不具备过流保护功能，当 IGBT过流时，通过控制信号关断 IGBT， IGBT中电流的下降很陡，且有一个反向的冲击。
这将会产生很大的 di/dt和开关损耗，而且对控制电路的过流保护功能要求很高。
TLP250使用特点：1） TLP250输出电流较小，对较大功率 IGBT实施驱动时，需要外加功率放大电路。
2）由于流过 IGBT的电流是通过其它电路检测来完成的，而且仅仅检测流过 IGBT的电流，这就有可能对于 IGBT的使用效率产生一定的影响，比如IGBT在安全工作区时，有时出现的提前保护等。
3）要求控制电路和检测电路对于电流信号的响应要快，一般由过电流发生到 IGBT可靠关断应在10 μ s以内完成。
4）当过电流发生时， TLP250得到控制器发出的关断信号，对 IGBT的栅极施加一负电压，使 IGBT硬关断。
这种主电路的 dv/dt比正常开关状态下大了许多，造成了施加于 IGBT两端的电压升高很多，有时就可能造成 IGBT的击穿。
2.2 EXB8..Series（ FUJI ELECTRIC公司生产）随着有些电气设备对三相逆变器输出性能要求的提高及逆变器本身的原因，在现有的许多逆变器中，把逆变单元 IGBT的驱动与保护和主电路电流的检测分别由不同的电路来完成。
这种驱动方式既提高了逆变器的性能，又提高了 IGBT的工作效率，使 IGBT更好地在安全工作区工作。
这类芯片有富士公司的 EXB8..Series、夏普公司的 PC929等。
在这里，我们主要针对EXB8..Series做一介绍。
EXB8..Series集成芯片是一种专用于 IGBT的集驱动、保护等功能于一体的复合集成电路。
广泛用于逆变器和电机驱动用变频器、伺服电机驱动、UPS、感应加热和电焊设备等工业领域。
具有以下的特点：1）不同的系列（标准系列可用于达到 10 kHz开关频率工作的 IGBT，高速系列可用于达到 40 kHz开关频率工作的 IGBT）。
2）内置的光耦可隔离高达 2 500 V/min的电压。
3）单电源的供电电压使其应用起来更为方便。
4）内置的过流保护功能使得 IGBT能够更加安全地工作。
5）具有过流检测输出信号。
6）单列直插式封装使得其具有高密度的安装方式。
常用的 EXB8..Series 主要有：标准系列的 EXB850和 EXB851，高速系列的EXB840和 EXB841。
其主要应用场合如表 4所示。
注： 1）标准系列：驱动电路中的信号延迟≤ 4 μ s2）高速系列：驱动电路中的信号延迟≤ 1.5 μ s图 6给出了 EXB8..Series的功能方框图。
表 5给出了 EXB8..Series的电气特性。
表6给出了 EXB8..Series工作时的推荐工作条件。
表6 EXB8..Series工作时的推荐工作条件图 7给出了 EXB8..Series的典型应用电路。
EXB8..Series使用不同的型号，可以达到驱动电流高达 400 A，电压高达1200 V的各种型号的IGBT。
由于驱动电路的信号延迟时间分为两种：标准型（EXB850、EXB851）≤ 4μs，高速型（ EXB840、 EXB841）≤ 1 μ s，所以标准型的 IC适用于频率高达 10 kHz 的开关操作，而高速型的 IC适用于频率高达 40 kHz的开关操作。
在应用电路的设计中，应注意以下几个方面的问题：—— IGBT栅射极驱动电路接线必须小于 1 m；—— IGBT栅射极驱动电路接线应为双绞线；——如想在IGB集电极产生大的电压尖脉冲，那么增加 IGBT栅极串联电阻（ Rg）即可；——应用电路中的电容 C1和 C2取值相同，对于 EXB850和 EXB840来说，取值为33 μ F，对于 EXB851和 EXB841来说，取值为47 μ F。
该电容用来吸收由电源接线阻抗而引起的供电电压变化。
它不是电源滤波器电容。
EXB8..Series的使用特点：1） EXB8..Series的驱动芯片是通过检测 IGBT在导通过程中的饱和压降 Uce来实施对 IGBT的过电流保护的。
对于 IGBT的过电流处理完全由驱动芯片自身完成，对于电机驱动用的三相逆变器实现无跳闸控制有较大的帮助。
2） EXB8..Series的驱动芯片对 IGBT过电流保护的处理采用了软关断方式，因此主电路的 dv/dt比硬关断时小了许多，这对 IGBT的使用较为有利，是值得重视的一个优点。
3） EXB8..Series驱动芯片内集成了功率放大电路，这在一定程度上提高了驱动电路的抗干扰能力。
4） EXB8..Series的驱动芯片最大只能驱动 1 200V /300 A的 IGBT，并且它本身并不提倡外加功率放大电路，另外，从图 7中可以看出，该类芯片为单电源供电， IGBT的关断负电压信号是由芯片内部产生的－ 5 V信号，容易受到外部的干扰。
因此对于 300 A以上的 IGBT或者 IGBT并联时，就需要考虑别的驱动芯片，比如三菱公司的 M57962L等。
图 8给出了 EXB841驱动 IGBT时，过电流情况下的实验波形。
可以看出，正如前面介绍过的，由于 EXB8..Series芯片内部具备过流保护功能，当 IGBT 过流时，采用了软关断方式关断 IGBT，所以 IGBT中电流是一个较缓的斜坡下降，这样一来， IGBT关断时的 di/dt明显减少，这在一定程度上减小了对控制电路的过流保护性能的要求。
2. 3 M579..Series（ MITSUBISHI公司生产）M579..Series是日本三菱公司为 IGBT驱动提供的一种 IC系列，表 7给出了这种系列的几种芯片的基本应用特性（其中有＊者为芯片内部含有 Booster电路）。
在 M579..Series中，以 M57962L为例做出一般的解释。
随着逆变器功率的增大和结构的复杂，驱动信号的抗干扰能力显得尤为重要，比较有效的办法就是提高驱动信号关断 IGBT时的负电压， M57962L的负电源是外加的（这点和 EXB8..Series不同），所以实现起来比较方便。
它的功能框图和图 6所示的 EXB8..Series功能框图极为类似，在此不再赘述。
图 9给出了 M57962L在驱动大功率 IGBT模块时的典型电路图。
在这种电路中， NPN和 PNP构成的电压提升电路选用快速晶体管（tf≤ 200 ns），并且要有足够的电流增益以承载需要的电流。
在使用 M57962L驱动大功率 IGBT模块时，应注意以下三个方面的问题：1）驱动芯片的最大输出电流峰值受栅极电阻 Rg的最小值限制，例如，对于 M57962L来说， Rg的允许值在5 Ω 左右，这个值对于大功率的 IGBT来说高了一些，且当 Rg较高时，会引起 IGBT的开关上升时间 td(on)、下降时间 td(off)以及开关损耗的增大，在较高开关频率（ 5 kHz以上）应用时，这些附加损耗是不可接受的。
2）即便是这些附加损耗和较慢的开关时间可以被接受，驱动电路的功耗也必须考虑，当开关频率高到一定程度时（高于 14 kHz），会引起驱动芯片过热。
3）驱动电路缓慢的关断会使大功率 IGBT模块的开关效率降低，这是因为大功率 IGBT模块的栅极寄生电容相对比较大，而驱动电路的输出阻抗不够低。
还有，驱动电路缓慢的关断还会使大功率 IGBT模块需要较大的吸收电容。
以上这三种限制可能会产生严重的后果，但通过附加的 Booster电路都可以加以克服，如图 9所示。
从图 10（ a）可以看出，在 IGBT过流信号输出以后，门极电压会以一个缓慢的斜率下降。
图 10（ b）及图 10（ c）给出了 IGBT短路时的软关断过程（集电极－发射极之间的电压 uCE和集电极电流 iC的软关断波形）0 引言随着电力电子技术朝着大功率、高频化、模块化发展，绝缘栅双极品体管(IGBT)已广泛应用于开关电源、变频器、电机控制以及要求快速、低损耗的领域中。
IGBT是复合全控型电压驱动式电力电子器件，兼有MOSFET和GTR的优点：输入阻抗高，驱动功率小，通态压降小，工作频率高和动态响应快。
目前，市场上500~3000V，800～l800A的IGBT，因其耐高压、功率大的特性，已成为大功率开关电源等电力电子装置的首选功率器件。
1 驱动保护电路的原则由于是电压控制型器件，因此只要控制ICBT的栅极电压就可以使其开通或关断，并且开通时维持比较低的通态压降。
研究表明，IGBT的安全工作区和开关特性随驱动电路的改变而变化。
因此，为了保证IGBT可靠工作，驱动保护电路至关重要。
IGBT驱动保护电路的原则如下。
(1)动态驱动能力强，能为栅极提供具有陡峭前后沿的驱动脉冲；(2)开通时能提供合适的正向栅极电压(12~15V)，关断时可以提供足够的反向关断栅极电压(一5V)；(3)尽可能少的输入输出延迟时间，以提高工作效率；(4)足够高的输入输出电气隔离特性，使信号电路与栅极驱动电路绝缘；(5)出现短路、过流的情况下，具有灵敏的保护能力。
