功率MOSFET集成驱动电路设计

时间:2008-10-25

  IR2130的内部结构如图3-2所示。由图可见,IR2130内部集成有一个电流比较器CC、一个电流放大器CA、一个自身工作电源前置电压检测器UVD、一个故障逻辑处理单元FL及一个锁存逻辑CL。除上述外,它的内部还集成了3个输人信号处理器ISG、3个高压侧驱动信号的欠电压检测器UVDR及6个低阻抗输出驱动器DR和一个或门电路OR。


 
  IR2130正常工作时,从脉冲形成部分输出的6路脉冲信号,经3个输人信号处理器,按真值表处理后,变为6路输出脉冲,其对应的驱动3路低电压侧功率MOS管的信号,经3路输出驱动器放大后,直接送往被驱动功率MOS器件的栅源极。而另外3路高压侧驱动信号H1~H3先经集成于IR2130内部的3个脉冲处理和电平移位器中的自举电路进行电位变换,变为3路电位悬浮的驱动脉冲,再经对应的3路输出锁存器锁存,并经严格的驱动脉冲欠压与否检验后,送到输出驱动器进行功率放大,才被加到驱动的功率MOS器件的栅源极。一旦外电路发生过电流或直通,即电流检测单元送出的信号高于0.5V时,则IR2130内部的比较器迅速翻转,促使故障逻辑输出单元输出为低电平,使IR2130的输出全为低电平,保证6个被驱动的功率MOS器件的栅源极全部迅速反偏截止,保护功率管;另一方面,经IR2130的8脚输出信号,封锁脉冲形成部分的输出或给出声光报警。若发生IR2130的工作源欠电压,则欠电压检测器UVD迅速翻转,同以上分析一样,可使被驱动MOS功率器件全部截止而得到可靠保护,并从8脚得到故障信号的结果。当用户脉冲形成环节输出发生故障时,IR2130接收到变流器中同一桥臂上、下主开关功率器件的栅极驱动信号都为高电平时,则内部的设计可保证高通道实际输出的两路栅极驱动信号全为低电平,从而可靠地保护该桥臂的两个功率MOS器件,防止驱动信号有误而导致直通现象的发生。
 
  IR2130可方便地驱动三相全桥或其他拓扑结构电路的6个N沟道功率MOS-FET或IGBT,其应用场合多为高频领域,在设计中考虑了以下几点: 

  1)因IR2130内部的3路驱动高压侧功率MOS器件的输出驱动器的电源是通过自举技术获得的,所以连接到固定电源的二极管反向耐压必须大于驱动的功率MOS器件工作的主电路中的母线电压,且为了防止自举电容两端电压放电,二极管应选快速恢复二极管。本设计中为了避免自举电容响应速度慢的缺点,使用DC-DC进行自举给悬浮电源供电,提高了系统的可靠性。
 
  2)采用TMS320LF2407A作为控制器时,将FAULT信号接人TMS320LF2407A芯片的驱动保护输入引脚PDPINTA,当电机驱动或逆变桥不正常时(如过电压、过电流),该中断有效,从而对系统和电机进行保护。
 
  3)由于IR2130的内部6个驱动器输出阻抗较低,直接应用它来驱动功率管MOS器件会引起被驱动的功率MOS器件漏源极间电压振荡,这样会引起射频干扰,也可能造成功率MOS器件遭受过高的电压变化率而击穿损坏。为此,在被驱动的功率MOS器件栅极与IR2130的输出之间串联一个10~100Ω、功率为1/4W的无感电阻。

  
 


  
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