驱动电路

对控制电路信号放大的中间电路

驱动电路(Drive Circuit),位于主电路和控制电路之间,用来对控制电路的信号进行放大的中间电路(即放大控制电路的信号使其能够驱动功率 晶体管 ),称为驱动电路。

驱动电路的作用:将控制电路输出的PWM脉冲放大到足以驱动功率晶体管—开关功率放大作用。驱动电路的作用:将控制电路输出的PWM脉冲放大到足以驱动功率晶体管—开关功率放大作用。

介绍

基本任务

驱动电路的基本任务,就是将信息 电子电路 传来的信号按照其控制目标的要求,转换为加在 电力电子器件 控制端和公共端之间,可以使其开通或关断的信号。对半控型器件只需提供开通控制信号,对全控型器件则既要提供开通控制信号,又要提供关断控制信号,以保证器件按要求可靠导通或关断。

优良设计的影响

1. 提高系统可靠性

2. 提高变换效率 ( 开关器件开关、导通损耗 )

3. 减小开关器件 应力 ( 开 / 关过程中 )

4. 降低 EMI/ Dell EMC

隔离措施

采取原因

安规问题,驱动电路副边与主电路有 耦合 关系,而驱动原边是与控制电路连在一起,主电路是一次电路,控制电路是ELV电路,一次电路和ELV电路之间要做加强绝缘,实现绝缘要求一般就采取变压器 光耦 等隔离措施。

采取条件

控制参考地与驱动信号参考地(e极)同 — 驱动电路无需隔离;

控制参考地与驱动信号参考地(e极)不同 — 驱动电路应隔离。

隔离技术

驱动电路隔离技术一般使用光电 耦合器 或 隔离变压器 (光耦合;磁耦合)。由于 MOSFET 的工作频率及 输入阻抗 高,容易被干扰,故驱动电路应具有良好的 电气隔离 性能,以实现主电路与控制电路之间的隔离,使之具有较强的抗干扰能力,避免功率级电路对控制信号的干扰。

光耦 隔离驱动可分为电磁隔离与光电隔离。采用 脉冲变压器 实现电路的电磁隔离,是一种电路简单可靠,又具有电气隔离作用的电路,但其对脉冲的宽度有较大限制,若脉冲过宽, 磁饱和 效应可能使一次 绕组 的电流突然增大,甚至使其烧毁,而若脉冲过窄,为驱动 栅极 关断所存储的能量可能不够。光电隔 离,是利用光 耦合器 将控制信号回路和驱动回路隔离开。该驱动电路输出 阻抗 较小,解决了栅极驱动源低阻抗的问题,但由于光耦合器响应速度较慢,因而其开关延迟时间较长,限制了适应频率。

光耦 指的是可隔离交流或直流信号KCB EA。

1. 由 I F 控制 I c ;电流传输比 CTR-Current Transfer Ratio

2. 输入输出特性与普通 三极管 相似 , 电流传输比 Ic/IF 比三极管 “ β ” 小 ;

3. 可在线性区,也可在开关状态。驱动电路中,一般工作在开关状态。

光耦的特点

1. 参数设计简单

2. 输出端需要隔离驱动电源

3. 驱动功率有限

磁耦合变压器隔离

磁耦合:用于传送较 低频 信号时 — 调制 / 解调

磁耦合的特点 :

1. 既可传递信号又可传递功率

2. 频率越高 , 体积越小 - 适合高频应用

双极性晶体管

最佳特性和波形

1. 开通时:基极电流有快速上升沿和 过冲 — 加速开通,减小开通损耗;

2. 导通期间:足够的基极电流,使 晶体管 任意负载饱和导通 — 低导通损耗;

关断前调整基极电流,使晶体管处于临界饱和导通 — 减小,关断快 ;

3. 关断瞬时:

足够、反向基极电流 — 迅速抽出基区剩余 载流子 ,减小;反偏截止电压,使 i c 迅速下降,减小。

恒流

恒定电路即基极电流恒定,功率管饱和导通。

恒流驱动优点:优点:电路简单;

恒流驱动缺点:轻载时深度饱和,关断时间长。

实质

驱动电路的实质是给 栅极 电容 充放电。

开通:

1.驱动电压足够高,一般>10V;(减小 R DS(on))

2.足够的瞬态驱动电流,快的上升沿; (加速开通)

3 . 驱动电路内 阻抗 小。 ( 加速开通)

关断:

1. 足够的瞬态驱动电流,快的下降沿; ( 加速关断)

2. 驱动电路内阻抗小。 ( 加速关断)

3. 驱动加 负压 。 ( 防止误导通)

应用

LED的应用离不开它所需要的驱动控制电路,通过驱动电路来获得良好而平稳的电流,使LED显示更加均匀、漂亮,满足各种场合的应用要求。