圖5　skyperpro原理框圖

圖6　2ed300c17-s原理框圖

3　大功率igbt驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路的功能
　　根據(jù)不同的應(yīng)用需要，大功率igbt驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路可以由多個(gè)功能組成一個(gè)相對(duì)完整的獨(dú)立子系統(tǒng)。該系統(tǒng)的主要任務(wù)是完成“接口”工作:
3.1　隔離功能
　　由于產(chǎn)生波形邏輯的控制電路與功率主回路之間存在電平差異，而且功率主回路存在非常高的電磁干擾，這就需要進(jìn)行信號(hào)傳遞的隔離及電源供給的隔離。信號(hào)隔離有兩種方式:光耦隔離方式及脈沖變壓器隔離方式。
　　光耦隔離方式的優(yōu)點(diǎn)是轉(zhuǎn)換電路簡(jiǎn)單，易于應(yīng)用。由于上升延時(shí)及下降延時(shí)在500ns左右的量級(jí)，所以適用在頻率較低的領(lǐng)域。如果需要故障回傳到主控系統(tǒng)，則需要另外一路光耦。為了方便使用，也有將這兩個(gè)光耦集成在一個(gè)封裝之內(nèi)的產(chǎn)品，如hcpl-316j等等。目前市場(chǎng)上光耦隔離方式的最大工作隔離電壓viorm在3500v左右。
　　脈沖變壓器隔離方式的轉(zhuǎn)換電路相對(duì)復(fù)雜，一般需要使用專用集成電路，但是由于其運(yùn)行速度高，適用在頻率較高的領(lǐng)域，而且故障回傳不需要其它繞組，隔離通道相對(duì)簡(jiǎn)單。只要空間位置允許，變壓器隔離可以因?yàn)槔@制工藝的改進(jìn)做到非常高。此外一些對(duì)動(dòng)態(tài)的隔離有要求的應(yīng)用場(chǎng)合，要求隔離電路的dv/dt耐量非常高，而使用脈沖變壓器隔離則可以達(dá)到75kv/μs以上的水平。
電源供給隔離一般采用不共地的dc/dc變換器，其變壓器隔離耐壓一般是母線電壓的3倍以上，變換器的二次側(cè)必須能夠提供正負(fù)電源。
3.2　死區(qū)隔離功能
　　驅(qū)動(dòng)死區(qū)隔離的設(shè)置(見圖7陰影部分)對(duì)于半橋、全橋主回路來(lái)說(shuō)是非常重要的。它一般是使用r、c電路來(lái)實(shí)現(xiàn)的。r、c電路的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單，抗干擾能力強(qiáng)，缺點(diǎn)是容易受溫度影響，成本較高，需要占據(jù)寶貴的pcb板件的面積，死區(qū)時(shí)間的調(diào)整間隔偏大。
　　針對(duì)上述r、c電路的缺點(diǎn)，很多具有開發(fā)能力的用戶愿意使用“數(shù)字”的方式來(lái)獲得死區(qū)。其最大的優(yōu)點(diǎn)是溫度穩(wěn)定性好，由于調(diào)整步距僅僅與時(shí)鐘信號(hào)頻率有關(guān)，可以做到很精細(xì)，利于優(yōu)化算法及主回路系統(tǒng)。

圖7　上橋臂a與下橋臂b的死區(qū)示意

3.3　驅(qū)動(dòng)功率的緩沖功能
　　對(duì)于輸出額定電流在100a以上的igbt來(lái)說(shuō)，雖然屬于具有高阻輸入的場(chǎng)控器件，但是由于寄生電容的存在以及彌勒效應(yīng)，在短時(shí)內(nèi)（微秒或亞微秒）需要向igbt的輸入端輸入或抽出較大的電流，從幾百毫安到十幾個(gè)安培不等，視igbt及主回路的參數(shù)來(lái)確定。因此在功率容量上普通的邏輯電路及邏輯緩沖電路均無(wú)法勝任，需要專門設(shè)計(jì)的功率緩沖電路來(lái)解決。這一類功率緩沖電路基本都是采用圖騰柱輸出級(jí)。很多產(chǎn)品選用雙極型器件如m57962l等，也有選用單極型器件的如2sd315ai等，更有采用混合型器件，其上管選用雙極型器件，下管選用單極型器件如hcipl-316j等等。為了滿足瞬間能夠源出、吸入十幾個(gè)安培，去耦電容的選擇及布局顯得極為重要。一般選用具有良好高頻特性的獨(dú)石電容，在pcb布局時(shí)要求盡量緊靠圖騰柱。
　　功率緩沖級(jí)的電源供給的容量也是非常重要的，視igbt的門極電荷以或門極電容參數(shù)以及主回路工作頻率來(lái)確定。功率緩沖級(jí)電路如圖8所示，它的隔離耐壓水平與信號(hào)傳遞電路的耐壓水平要求等同。

圖8　功率緩沖級(jí)電路