IGBT和MOSFET馈电的高端驱动器

叶湛昌

（深圳蛇口集装箱码头有限公司广东深圳518069）

摘要：驱动电路看的电子器件主要功能是将电力电子主电路与控制电路形成有效的连接，是一种具有高效性的电力电子装置，其装置能够对整个电力电子器件的性能产生非常大的影响。因此，使用高端驱动器，可以为相关器件工作提供高效性能保障，让其能够保持较为理想的工作状态。此外，还可以有效缩短开关时间，在很大程度上降低开关损耗，提高相关电子器件的安全性。

关键词：IGBT；功率MOSFET；驱动器；

驱动电路主要是以分立元件所组成，从当前的发展趋势来分析，通常都是使用集成驱动电路。对于IGBT和MOSFET馈电提供驱动时，可以考虑选择SCALE集成驱动器。这种驱动器具有非常高的可靠性，并能够提供多项功能。在具体应用过程中，可以有效的提高驱动性能，并能够满足不同驱动输出通道数目以及隔离等实际要求。

1.SCALE驱动器性能特征以及组成结构分析

1.1SCALE驱动器特征分析

SCALE驱动器在实际工作中其所提供的驱动电流能够达到18A，在进行输出驱动信号导通电平通过实际+15V，关断电平主要是以-15V为主。SCALE驱动器的开关频率的主要范围以０-１００kHz，整个器件的电气隔离为500V-10KV，占空比为0-100%。SCALE驱动器在设计时，还在其内部结构中集成了短路和过流保护系统电路，并能够识别隔离状态以及电源检测电路。

1.2SCALE驱动器组成结构分析

图1SCALE驱动器器件组成结构示意图

图1为SCALE驱动器器件组成结构示意图，其主要是几个功能模块所组成。

（1）逻辑与驱动电路接口模块。此模块主要是针对两个通道提供驱动。其工作原理是在输入端InA以及InB中PWM进行信号处理。然后再将处理好的驱动信息传送至不同的驱动通道中的脉冲变压器。因为，变压器通常情况下所传输的PWM信号，其传输频率范围以及占空比都非常宽。所以逻辑与驱动电路接品模块可以针对性的来解决此问题，其主要表现为以下几个方面的功能：第一，能够为相关用户提供较为便捷的接口。可以通过施密特触发电路来进行两个信号输入。第二，可以为用户提供便捷的逻辑电源接口；第三，能够在半桥方式中形成死区时间；第四，在进行脉冲变压器传输过程中，可以针对PWM信号进行编码处理。第五，通过针对脉码状态进行信号识别，并可以针对其后续的缓冲进行评估，能够为用户提供相应的准静态识别信号。SCALE驱动器还具有非常强大的兼容性，能够兼容所有逻辑接口以及电平，不需要再增加任何电路就可以实现。SCALE驱动器中的脉冲变压器主要是针对驱动信号进行隔离，能够把所有通道所产生的相关信息及时地反馈到逻辑与驱动电路接口模块中进行处理。

（2）智能门极驱动器模块。SCALE驱动器在所有驱动通道中都有此模块，其主要功能表现为以下几个方面：第一，针对脉冲变压器中产生的脉码信号进行处理，能够有效的将这些信号还原为PWM信号；第二，能够放大还原后的PWM信号，并对功率管进行驱动。第三，能够针对器件中的功率器件提供有的短路及过流保护。第四，可以针对欠压开展时时监测。第五，形成有效的响应和关断时间。第六，将传输状态识别信号传送到逻辑与驱动电路接口中。

（3）集成DC/DC电源模块。SCALE驱动器设置有标准化、规范化的DC/DC变换器。通过此模块，可以为不同驱动通道提供稳定的工作电源。所以，SCALE驱动器的电源，需要稳定的15V直流电源来作为工作电源。

2SCALE驱动器的具体应用

SCALE驱动器主要是针对IGBT和MOSFET馈电提供有效的驱动，并能够将其在不同类型电力电子装置中进行广泛应用。所以，SCALE驱动器的具体应用需要认真做好以下几个方面的准备：第一，合理化选择工作方式；第二，明确驱动器工作电平以及门限电阻Rth；第三，设置精准的故障状态信号与控制电路接口。

2.1合理化选择工作方式

SCALE驱动器主要是以直接以及半桥方式来进行工作。如果选择直接方式进行连线时，需要将MOD输入端接入到VCC中。同时，还需要将RC1以及RC2接地。对于PWM信号传输则需要同时边接InA和InB中。在进行反馈信号引出时，则可以通过SO1和SO2来引出（如图2所示）。如果选择直接工作方式时，各个驱动通道之间不会形成关联，此时则会将两个通道同时驱动。此时的死区时间则可以通过控制电路来确定。

图2SCALE驱动器直接方式示意图

当选择半桥工作方式时，需要将MOD输入端进行接地，并将InA设置为PWM信号输入，将InB设置为使能信号输入。此时，输出端SO1和SO2进行连接，可以实现两个驱动通道输出同一故障信号。这种工作方式的死区时间则需要通过RC1和RC2外接电路来明确（如图3所示）。

图3SCALE驱动器半桥方式示意图

2.2确定逻辑电平以及Rth计算

SCALE驱动器的逻辑电平主要是通过驱动器中VL/Reset端口来明确，并能够由其端口中的电压值来决定输入端口的施密特触发器。从而能够让其端口的触发上限电平保持在2VL/3，下限触发电平保持在VL/3。因为两个输入端都具有施密特触发功能。因此，SCALE驱动器能够有效地处理5-15V的所有逻辑电平。简单而言，不再需要在SCALE驱动器与控制电路之间增加任何电路即可以实现。在图２与图３中，可以分别设置为ＴＴＬ电平和１５Ｖ电平。电阻Rth在其器件中的作用，主要是针对功率管接通时的最大管压降来进行确定。其构件与其它元件能够形成一套有效的Vce监测电路。如果功率管接通管压降超出了Tth所确定的最大管压降时，则可以通过Vce监测电路来输出相对应的故障报警信号，同时进行切断功率管。Rth的计算公式为：在此计算式中，Vth所表示的是切阈值电压，则代表驱动器内置电流源。

2.3故障状态输出

对于SCALE驱动器的状态输出，主要是由其集电极开路形式来体现。从而，可以将其与逻辑电平进行有效匹配。在进行输出过程中，需要连接拉电阻。如果其电源电压处于10V时，IGD则可以执行欠压保护功能。此时，则会通过输出负门极电压来切断功率管，同时输出相应的故障信号。如果Vce监测电路一旦检测短路或过电流时，则可以通过IGD执行短路或过流保护功能，并切断功率管输出，同时发送故障报告信号。SCALE驱动器一旦检测到器件中存在电路故障，可以采取1s的封锁。如果整个驱动器出现故障，则其器件的输出晶体管将被拉低，而在正常情况下，晶体管输出高电平。

3结语

总之，SCALE驱动器作为IGBT和MOSFET馈电专业的高端驱动顺，其整个器件的结构非常简单，而且表现出了非常强大的功能，具有非常高的可靠性。同时，SCALE驱动器通过较少的外围电路，可以有效的提供灵活的开关特性，并通过相对应的检测电路来实现故障报警。SCALE驱动器所具有的强大功能，可以在电力电子装置中广泛应用。

参考文献：

[1]贾周，王金梅，封俊宝.全桥DC/DC（H桥）变换电路的设计与实现[J].安徽电气工程职业技术学院学报，2009，（03）.

[2]赵涛，姜卫东.利用PSPICE仿真分析PWM控制电路[J].安徽大学学报（自然科学版），2005，（05）.