驅動電路

驅動電路

驅動電路(Drive Circuit),位於主電路和控制電路之間,用來對控制電路的信號進行放大的中間電路(即放大控制電路的信號使其能夠驅動功率晶體管),稱為驅動電路。

驅動電路的作用:將控制電路輸出的PWM脈衝放大到足以驅動功率晶體管—開關功率放大作用。驅動電路的作用:將控制電路輸出的PWM脈衝放大到足以驅動功率晶體管—開關功率放大作用。

介紹


基本任務

驅動電路的基本任務,就是將信息電子電路傳來的信號按照其控制目標的要求,轉換為加在電力電子器件控制端和公共端之間,可以使其開通或關斷的信號。對半控型器件只需提供開通控制信號,對全控型器件則既要提供開通控制信號,又要提供關斷控制信號,以保證器件按要求可靠導通或關斷。

優良設計的影響

驅動電路
驅動電路
1.提高系統可靠性
2.提高變換效率(開關器件開關、導通損耗)
3.減小開關器件應力(開/關過程中)
4.降低EMI/EMC

隔離措施


採取原因

安規問題,驅動電路副邊與主電路有耦合關係,而驅動原邊是與控制電路連在一起,主電路是一次電路,控制電路是ELV電路,一次電路和ELV電路之間要做加強絕緣,實現絕緣要求一般就採取變壓器光耦等隔離措施。

採取條件

需要隔離
需要隔離
控制參考地與驅動信號參考地(e極)同 —驅動電路無需隔離;
無需隔離
無需隔離
控制參考地與驅動信號參考地(e極)不同 —驅動電路應隔離。

隔離技術


驅動電路隔離技術一般使用光電耦合器或隔離變壓器(光耦合;磁耦合)。由於 MOSFET 的工作頻率及輸入阻抗高,容易被干擾,故驅動電路應具有良好的電氣隔離性能,以實現主電路與控制電路之間的隔離,使之具有較強的抗干擾能力,避免功率級電路對控制信號的干擾。
光耦隔離驅動可分為電磁隔離與光電隔離。採用脈衝變壓器實現電路的電磁隔離,是一種電路簡單可靠,又具有電氣隔離作用的電路,但其對脈衝的寬度有較大限制,若脈衝過寬,磁飽和效應可能使一次繞組的電流突然增大,甚至使其燒毀,而若脈衝過窄,為驅動柵極關斷所存儲的能量可能不夠。光電隔 離,是利用光耦合器將控制信號迴路和驅動迴路隔離開。該驅動電路輸出阻抗較小,解決了柵極驅動源低阻抗的問題,但由於光耦合器響應速度較慢,因而其開關延遲時間較長,限制了適應頻率。
典型光耦內部電路圖
典型光耦內部電路圖
光耦指的是可隔離交流或直流信號KCB EA。
1.由IF控制Ic;電流傳輸比CTR-Current Transfer Ratio
驅動電路
驅動電路
2.輸入輸出特性與普通三極體相似,電流傳輸比Ic/IF比三極體“β”小;
3.可在線性區,也可在開關狀態。驅動電路中,一般工作在開關狀態。

光耦的特點

光耦基本電路
光耦基本電路
1. 參數設計簡單
2. 輸出端需要隔離驅動電源
3. 驅動功率有限

磁耦合變壓器隔離

受高頻調製的單向脈衝變壓器隔離電路
受高頻調製的單向脈衝變壓器隔離電路
磁耦合:用於傳送較低頻信號時 —調製 /解調
磁耦合的特點 :
1.既可傳遞信號又可傳遞功率
2.頻率越高,體積越小-適合高頻應用

雙極性晶體管


最佳特性和波形

最佳驅動
最佳驅動
1.開通時:基極電流有快速上升沿和過沖—加速開通,減小開通損耗;
2.導通期間:足夠的基極電流,使晶體管任意負載飽和導通—低導通損耗;
驅動電路
驅動電路
關斷前調整基極電流,使晶體管處於臨界飽和導通 —減小,關斷快 ;
3.關斷瞬時:
驅動電路
驅動電路
驅動電路
驅動電路
足夠、反向基極電流 —迅速抽出基區剩餘載流子,減小;反偏截止電壓,使 ic迅速下降,減小。

恆流

恆定電路即基極電流恆定,功率管飽和導通。
普通恆流驅動電路
普通恆流驅動電路
恆流驅動優點:優點:電路簡單;
恆流驅動缺點:輕載時深度飽和,關斷時間長。

實質


驅動電路放電
驅動電路放電
驅動電路的實質是給柵極電容充放電。
開通:
1.驅動電壓足夠高,一般>10V;(減小RDS(on))
2.足夠的瞬態驅動電流,快的上升沿; (加速開通)
3.驅動電路內阻抗小。(加速開通)
關斷:
1. 足夠的瞬態驅動電流,快的下降沿;(加速關斷)
2. 驅動電路內阻抗小。(加速關斷)
3. 驅動加負壓。(防止誤導通)

應用


LED的應用離不開它所需要的驅動控制電路,通過驅動電路來獲得良好而平穩的電流,使LED顯示更加均勻、漂亮,滿足各種場合的應用要求。