逆變器的驅(qū)動(dòng)演示幻燈片

1,逆變器的驅(qū)動(dòng),本講主要內(nèi)容：（1）逆變器驅(qū)動(dòng)電路的基本任務(wù)；（2）逆變器驅(qū)動(dòng)電路的要求；（3）逆變器驅(qū)動(dòng)電路的原理；（4）常用逆變器驅(qū)動(dòng)芯片的使用方法；,2,本講要求：（1）掌握逆變器驅(qū)動(dòng)電路的作用；（2）掌握逆變器驅(qū)動(dòng)電路的要求；（3）掌握逆變器驅(qū)動(dòng)電路的基本原理；（4）掌握TLP250、IR2110、IR2130三種驅(qū)動(dòng)芯片的原理及使用方法；,3,1、驅(qū)動(dòng)電路的基本任務(wù),驅(qū)動(dòng)電路是主電路與控制電路之間的接口電路。驅(qū)動(dòng)電路的基本任務(wù)是將信息電子電路傳來(lái)的信號(hào)轉(zhuǎn)換為加在器件控制回路中的電壓或者電流。,4,2、驅(qū)動(dòng)電路的要求,具有一定的功率，使器件能夠可靠地開(kāi)通或關(guān)斷。具有盡可能短的開(kāi)關(guān)時(shí)間和盡可能小的開(kāi)關(guān)損耗。具有電氣隔離環(huán)節(jié)，一般采用光隔離或磁隔離。工作可靠。具有較低的成本。,5,3、驅(qū)動(dòng)電路的分類(lèi),按照驅(qū)動(dòng)電路加在電力電子器件控制端和公共端之間信號(hào)的性質(zhì)，可以將電力電子器件分為電流驅(qū)動(dòng)型和電壓驅(qū)動(dòng)型兩類(lèi)。驅(qū)動(dòng)電路具體形式可為分立元件的，但目前的趨勢(shì)是采用專(zhuān)用集成驅(qū)動(dòng)電路。驅(qū)動(dòng)電路常稱(chēng)為觸發(fā)電路。,6,4、典型全控型器件的驅(qū)動(dòng)電路,輸入正負(fù)電源VCC；電氣隔離環(huán)節(jié)：光耦；電壓放大環(huán)節(jié)：運(yùn)算放大器A；功率放大環(huán)節(jié)：推挽電路V2、V3；,7,電壓驅(qū)動(dòng)型器件的驅(qū)動(dòng)電路電力MOSFET和IGBT是電壓驅(qū)動(dòng)型器件。為快速建立驅(qū)動(dòng)電壓，要求驅(qū)動(dòng)電路具有較小的輸出電阻。使電力MOSFET開(kāi)通的柵源極間驅(qū)動(dòng)電壓一般取1015V，使IGBT開(kāi)通的柵射極間驅(qū)動(dòng)電壓一般取1520V。關(guān)斷時(shí)施加一定幅值的負(fù)驅(qū)動(dòng)電壓（一般取-5-15V）有利于減小關(guān)斷時(shí)間和關(guān)斷損耗。在柵極串入一只低值電阻（數(shù)十歐左右）可以減小寄生振蕩，該電阻阻值應(yīng)隨被驅(qū)動(dòng)器件電流額定值的增大而減小。電力MOSFET包括電氣隔離和晶體管放大電路兩部分；當(dāng)無(wú)輸入信號(hào)時(shí)高速放大器A輸出負(fù)電平，V3導(dǎo)通輸出負(fù)驅(qū)動(dòng)電壓，當(dāng)有輸入信號(hào)時(shí)A輸出正電平，V2導(dǎo)通輸出正驅(qū)動(dòng)電壓。,電力MOSFET的一種驅(qū)動(dòng)電路,8,5、MOSFET和IGBT的集成驅(qū)動(dòng)芯片,TLP250;IR2110;IR2130HCPL-316;EXB841;中國(guó)落木源電子的系列產(chǎn)品；,9,6、集成芯片TLP250的原理,TLP250是東芝公司生產(chǎn)的光電耦合器，它是具有驅(qū)動(dòng)能力的快速光耦，可以驅(qū)動(dòng)50A的IGBT或MOSFET。TLP250的最大輸入電流為20mA，最大輸出電流為1.5A，芯片的工作電壓為10V35V，一般取20V。,10,TLP250的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖及管腳定義如下：,11,TLP250的原理：,12,TLP250組成的驅(qū)動(dòng)電路原理：,13,7、集成芯片IR2110的原理,IR2110是國(guó)際整流器（IR）公司生產(chǎn)的高壓芯片，一片IR2110可以同時(shí)驅(qū)動(dòng)一個(gè)橋臂的兩個(gè)全控型電力電子器件（MOSFET或IGBT），只需要一路輸入電源。,14,IR2110的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖：,15,IR2110的管腳定義：,LO（引腳1）低端輸出；COM（引腳2）公共端；Vcc（引腳3）低端固定電源電壓；Nc（引腳4）空端；Vs（引腳5）高端浮置電源偏移電壓；VB(引腳6)高端浮置電源電壓；HO（引腳7）高端輸出；Nc（引腳8）空端；,VDD（引腳9）邏輯電源電壓；HIN（引腳10）邏輯高端輸入；SD（引腳11）關(guān)斷；LIN（引腳12）邏輯低端輸入；Vss（引腳13）邏輯電路地電位端，其值可以為0V；Nc（引腳14）空端,16,IR2110的驅(qū)動(dòng)原理：IR2110基于自舉技術(shù)設(shè)計(jì)，只需單電源就可同時(shí)驅(qū)動(dòng)一個(gè)橋臂的兩個(gè)開(kāi)關(guān)管。,17,圖中C1、VD1分別為自舉電容和二極管，C2為VCC的濾波電容。假定在S1關(guān)斷期間C1已充到足夠的電壓（VC1VCC）。當(dāng)HIN為高電平時(shí)VM1開(kāi)通，VM2關(guān)斷，VC1加到S1的門(mén)極和發(fā)射極之間，C1通過(guò)VM1，Rg1和S1門(mén)極柵極電容Cgc1放電，Cgc1被充電。此時(shí)VC1可等效為一個(gè)電壓源。當(dāng)HIN為低電平時(shí)，VM2開(kāi)通，VM1斷開(kāi)，S1柵電荷經(jīng)Rg1、VM2迅速釋放，S1關(guān)斷。經(jīng)短暫的死區(qū)時(shí)間（td）之后，LIN為高電平，S2開(kāi)通，VCC經(jīng)VD1，S2給C1充電，迅速為C1補(bǔ)充能量。如此循環(huán)反復(fù)。,18,8、集成芯片IR2130的原理,IR2130是國(guó)際整流器（IR）公司生產(chǎn)的高壓芯片，一片IR2130可以直接驅(qū)動(dòng)一個(gè)中小容量的6個(gè)全控型電力電子器件（MOSFET或IGBT），并且也只需要一路輸入電源。IR2130實(shí)質(zhì)上就是內(nèi)部有三片IR2110芯片，其原理與IR2110相同。IR2130可輸出的最大正向峰值驅(qū)動(dòng)電流為250mA，而反向峰值驅(qū)動(dòng)電流為500mA；,19,IR2130的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖：,20,IR2130輸入輸出真值表：,21,IR2110的管腳定義：VB1VB3：是懸浮電源連接端，通過(guò)自舉電容為3個(gè)上橋臂功率管的驅(qū)動(dòng)器提供內(nèi)部懸浮電源，VS1VS3是其對(duì)應(yīng)的懸浮電源地端。HIN1HIN3、LIN1LIN3：逆變器上橋臂和下橋臂功率管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸入端，低電平有效。ITRIP：過(guò)流信號(hào)檢測(cè)輸入端，可通過(guò)輸入電流信號(hào)來(lái)完成過(guò)流或直通保護(hù)。CA-、CAO、Vso：內(nèi)部放大器的反相端、輸出端和同相端，可用來(lái)完成電流信號(hào)檢測(cè)。H01H03、L01L03：逆變器上下橋臂功率開(kāi)關(guān)器件驅(qū)動(dòng)器信號(hào)輸出端。FAULT：過(guò)流、直通短路、過(guò)壓、欠壓保護(hù)輸出端，該端提供一個(gè)故障保護(hù)的指示信號(hào)。它在芯片內(nèi)部是漏極開(kāi)路輸出端，低電平有效。Vcc、Vss：芯片供電電源連接端，Vcc接正電源，而Vss接電源地。,22,IR2130的驅(qū)動(dòng)原理：IR2130基于自舉技術(shù)設(shè)計(jì)，只需單電源就可同時(shí)驅(qū)動(dòng)一個(gè)橋臂的兩個(gè)開(kāi)關(guān)管。,23,9、逆變器的輔助電源,在橋式逆變電路中，一個(gè)橋