HCPL316J IGBT驱动原理分析(2)

(1)IGBT欠压锁定保护(UVLO)功能

在刚刚上电的过程中,芯片供电电压由0V逐渐上升到最大值.如果此时芯片有输出会造成IGBT门极电压过低,那么它会工作在线性放大区.HCPL316J芯片的欠压锁定保护的功能(UVLO)可以解决此问题.当VCC与VE之间的电压值小于12V时,输出低电平,以防止IGBT工作在线性工作区造成发热过多进而烧毁.示意图详见图1中含UVLO部分.

(2)IGBT过流保护功能

HCPL-316J具有对IGBT的过流保护功能,它通过检测IGBT的导通压降来实施保护动作.同样从图上可以看出,在其内部有固定的7V电平,在检测电路工作时,它将检测到的IGBT C~E极两端的压降与内置的7V电平比较,当超过7V时,HCPL-316J芯片输出低电平关断IGBT,同时,一个错误检测信号通过片内光耦反馈给输入侧,以便于采取相应的解决措施.在IGBT关断时,其C~E极两端的电压必定是超过7V的,但此时,过流检测电路失效,HCPL-316J芯片不会报故障信号.实际上,由于二极管的管压降,在IGBT的C~E 极间电压不到7V时芯片就采取保护动作.

驱动电路方案设计

驱动电路的主要逻辑部件是芯片HCPL-316J.它控制IGBT管的导通、关断并且保护IGBT.它的输出功能可以简略的用下面的逻辑功能表来描述.当输出为High时IGBT导通,否则IGBT关断.IGBT导通需要同时具备最后一行的五个条件,缺一不可,即同相输入为高;反相输入为低;欠压保护功能无效;未检测到IGBT故障,无故障反馈信号或故障反馈信号已被清除. 整个电路板的作用相当于一个光耦隔离放大电路.它的核心部分是芯片HCPL-316J,其中由控制器(DSP-TMS320F2812)产生XPWM1及XCLEAR*信号输出给HCPL-316J,同时HCPL-316J产生的IGBT故障信号FAULT*给控制器.同时在芯片的输出端接了由NPN和PNP组成的推挽式输出电路,目的是为了提高输出电流能力,匹配IGBT驱动要求.

当HCPL-316J输出端VOUT输出为高电平时,推挽电路上管(T1)导通,下管(T2)截止, 三端稳压块LM7915输出端加在IGBT门极(VG1)上,IGBT VCE为15V,IGBT导通.当HCPL-316J输出端VOUT输出为低电平时,上管(T1)截止,下管(T1)导通,VCE为-9V,IGBT关断.以上就是IGBT的开通关断过程.

从图1可以看出，HCPL-316J可分为输入IC（左边）和输出IC（右边）二部分，输入和输出之间完全能满

足高压大功率IGBT驱动的要求。

各引脚功能如下：

脚1（VIN+）正向信号输入；

脚2（VIN-）反向信号输入；

脚3（VCG1）接输入电源；

脚4（GND）输入端的地；

脚5（RESERT）芯片复位输入端；

脚6（FAULT） 故障输出，当发生故障（输出正向电压欠压或IGBT短路）时，通过光耦输出故障信号；

脚7（VLED1+）光耦测试引脚，悬挂；

脚8（VLED1-）接地；

脚9，脚10（VEE）给IGBT提供反向偏置电压；

脚11（VOUT）输出驱动信号以驱动IGBT；

脚12（VC）三级达林顿管集电极电源；

脚13（VCC2）驱动电压源；

脚14（DESAT） IGBT短路电流检测；

脚15（VLED2+）光耦测试引脚，悬挂；

脚16（VE）输出基准地。