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mosfet的驅動和保護

2017-10-11

1、  電力場效應管的驅動電路

  電力場效應管是單極型壓控器件,開關速度快。但存在極間電容,器件功率越大,極間電容也越大。為提高其開關速度,要求驅動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動電流。

  開通時,柵極電流可由下式計算:

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

  關斷時,柵極電流由下式計算:

  IGoff=CGDuDS/tf                       (8)

  式(7)是選取開通驅動元件的主要依據,式(8)是選取關斷驅動元件的主要依據。

  為了滿足對電力場效應管驅動信號的要求,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。

  電力場效應管的一種分立元件驅電路,如圖6所示。電路由輸入光電隔離和信號放大兩部分組成。當輸入信號ui 為0時,光電耦合器截止,運算放大器A輸出低電平,三極管V3導通,驅動電路約輸出負20V驅動電壓,使電力場效應管關斷。當輸入信號ui為正時,光耦導通,運放A輸出高電平,三極管V2導通,驅動電路約輸出正20V電壓,使電力場效應管開通。

圖片7.png

  MOSFET的集成驅動電路種類很多,下面簡單介紹其中幾種:

  IR2130是美國生產的28引腳集成驅動電路,可以驅動電壓不高于600V電路中的MOSFET,內含過電流、過電壓和欠電壓等保護,輸出可以直接驅動6個MOSFET或IGBT。單電源供電,最大20V。廣泛應用于三相MOSFET和IGBT的逆變器控制中。

  IR2237/2137是美國生產的集成驅動電路,可以驅動600V及1200V線路的MOSFET。其保護性能和抑制電磁干擾能力更強,并具有軟啟動功能,采用三相柵極驅動器集成電路,能在線間短路及接地故障時,利用軟停機功能抑制短路造成過高峰值電壓。利用非飽和檢測技術,可以感應出高端MOSFET和IGBT的短路狀態。此外,內部的軟停機功能,經過三相同步處理,即使發生因短路引起的快速電流斷開現象,也不會出現過高的瞬變浪涌過電壓,同時配有多種集成電路保護功能。當發生故障時,可以輸出故障信號。

  TLP250是日本生產的雙列直插8引腳集成驅動電路,內含一個光發射二極管和一個集成光探測器,具有輸入、輸出隔離,開關時間短,輸入電流小、輸出電流大等特點。適用于驅動MOSFET或IGBT。

2、  電力場效應管的保護措施

電力場效應管的絕緣層易被擊穿是它的致命弱點,柵源電壓一般不得超過±20V。因此,在應用時必須采用相應的保護措施。通常有以下幾種:

(1) 防靜電擊穿

電力場效應管最大的優點是有極高的輸入阻抗,因此在靜電較強的場合易被靜電擊穿。為此,應注意:

①     儲存時,應放在具有屏蔽性能的容器中,取用時工作人員要通過腕帶良好接地;

②     在器件接入電路時,工作臺和烙鐵必須良好接地,且烙鐵斷電焊接;

③     測試器件時,儀器和工作臺都必須良好接地。

(2) 防偶然性震蕩損壞

當輸入電路某些參數不合適時,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

可在柵源之間并聯電阻或約20V的穩壓二極管。

(4) 防漏極過電流

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

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