《電子技術(shù)應(yīng)用》
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mosfet的驅(qū)動(dòng)和保護(hù)

2017-10-11

1、  電力場(chǎng)效應(yīng)管的驅(qū)動(dòng)電路

  電力場(chǎng)效應(yīng)管是單極型壓控器件,開關(guān)速度快。但存在極間電容,器件功率越大,極間電容也越大。為提高其開關(guān)速度,要求驅(qū)動(dòng)電路必須有足夠高的輸出電壓、較高的電壓上升率、較小的輸出電阻。另外,還需要一定的柵極驅(qū)動(dòng)電流。

  開通時(shí),柵極電流可由下式計(jì)算:

  IGon=CiSSuGS/tr=(GGS+CGD)uGS/ t r     (7)

  關(guān)斷時(shí),柵極電流由下式計(jì)算:

  IGoff=CGDuDS/tf                       (8)

  式(7)是選取開通驅(qū)動(dòng)元件的主要依據(jù),式(8)是選取關(guān)斷驅(qū)動(dòng)元件的主要依據(jù)。

  為了滿足對(duì)電力場(chǎng)效應(yīng)管驅(qū)動(dòng)信號(hào)的要求,一般采用雙電源供電,其輸出與器件之間可采用直接耦合或隔離器耦合。

  電力場(chǎng)效應(yīng)管的一種分立元件驅(qū)電路,如圖6所示。電路由輸入光電隔離和信號(hào)放大兩部分組成。當(dāng)輸入信號(hào)ui 為0時(shí),光電耦合器截止,運(yùn)算放大器A輸出低電平,三極管V3導(dǎo)通,驅(qū)動(dòng)電路約輸出負(fù)20V驅(qū)動(dòng)電壓,使電力場(chǎng)效應(yīng)管關(guān)斷。當(dāng)輸入信號(hào)ui為正時(shí),光耦導(dǎo)通,運(yùn)放A輸出高電平,三極管V2導(dǎo)通,驅(qū)動(dòng)電路約輸出正20V電壓,使電力場(chǎng)效應(yīng)管開通。

圖片7.png

  MOSFET的集成驅(qū)動(dòng)電路種類很多,下面簡(jiǎn)單介紹其中幾種:

  IR2130是美國(guó)生產(chǎn)的28引腳集成驅(qū)動(dòng)電路,可以驅(qū)動(dòng)電壓不高于600V電路中的MOSFET,內(nèi)含過電流、過電壓和欠電壓等保護(hù),輸出可以直接驅(qū)動(dòng)6個(gè)MOSFET或IGBT。單電源供電,最大20V。廣泛應(yīng)用于三相MOSFET和IGBT的逆變器控制中。

  IR2237/2137是美國(guó)生產(chǎn)的集成驅(qū)動(dòng)電路,可以驅(qū)動(dòng)600V及1200V線路的MOSFET。其保護(hù)性能和抑制電磁干擾能力更強(qiáng),并具有軟啟動(dòng)功能,采用三相柵極驅(qū)動(dòng)器集成電路,能在線間短路及接地故障時(shí),利用軟停機(jī)功能抑制短路造成過高峰值電壓。利用非飽和檢測(cè)技術(shù),可以感應(yīng)出高端MOSFET和IGBT的短路狀態(tài)。此外,內(nèi)部的軟停機(jī)功能,經(jīng)過三相同步處理,即使發(fā)生因短路引起的快速電流斷開現(xiàn)象,也不會(huì)出現(xiàn)過高的瞬變浪涌過電壓,同時(shí)配有多種集成電路保護(hù)功能。當(dāng)發(fā)生故障時(shí),可以輸出故障信號(hào)。

  TLP250是日本生產(chǎn)的雙列直插8引腳集成驅(qū)動(dòng)電路,內(nèi)含一個(gè)光發(fā)射二極管和一個(gè)集成光探測(cè)器,具有輸入、輸出隔離,開關(guān)時(shí)間短,輸入電流小、輸出電流大等特點(diǎn)。適用于驅(qū)動(dòng)MOSFET或IGBT。

2、  電力場(chǎng)效應(yīng)管的保護(hù)措施

電力場(chǎng)效應(yīng)管的絕緣層易被擊穿是它的致命弱點(diǎn),柵源電壓一般不得超過±20V。因此,在應(yīng)用時(shí)必須采用相應(yīng)的保護(hù)措施。通常有以下幾種:

(1) 防靜電擊穿

電力場(chǎng)效應(yīng)管最大的優(yōu)點(diǎn)是有極高的輸入阻抗,因此在靜電較強(qiáng)的場(chǎng)合易被靜電擊穿。為此,應(yīng)注意:

①     儲(chǔ)存時(shí),應(yīng)放在具有屏蔽性能的容器中,取用時(shí)工作人員要通過腕帶良好接地;

②     在器件接入電路時(shí),工作臺(tái)和烙鐵必須良好接地,且烙鐵斷電焊接;

③     測(cè)試器件時(shí),儀器和工作臺(tái)都必須良好接地。

(2) 防偶然性震蕩損壞

當(dāng)輸入電路某些參數(shù)不合適時(shí),可能引志震蕩而造成器件損壞。為此,可在柵極輸入電路中串入電阻。

(3) 防柵極過電壓

可在柵源之間并聯(lián)電阻或約20V的穩(wěn)壓二極管。

(4) 防漏極過電流

由于過載或短路都會(huì)引起過大的電流沖擊,超過IDM極限值,此時(shí)必須采用快速保護(hù)電路使用器件迅速斷開主回路。

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