UPSAP3-22IGBTPFC整流器

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英飞凌各代IGBT模块技术详解

英飞凌各代IGBT模块技术详解IGBT 是绝缘门极双极型晶体管（Isolated Gate Bipolar Transistor）的英文缩写。

它是八十年代末，九十年代初迅速发展起来的新型复合器件。

由于它将 MOSFET 和 GTR 的优点集于一身，既有输入阻抗高，速度快，热稳定性好，电压驱动（MOSFET 的优点，克服 GTR 缺点）；又具有通态压降低，可以向高电压、大电流方向发展（GTR 的优点，克服 MOSFET 的缺点）等综合优点，因此 IGBT 发展很快，在开关频率大于 1KHz，功率大于 5KW 的应用场合具有优势。

随着以 MOSFET、IGBT 为代表的电压控制型器件的出现，电力电子技术便从低频迅速迈入了高频电力电子阶段，并使电力电子技术发展得更加丰富，同时为高效节能、省材、新能源、自动化及智能化提供了新的机遇。

英飞凌／EUPEC IGBT 芯片发展经历了三代，下面将具体介绍。

一、IGBT1－平面栅穿通（PT）型 IGBT （1988 1995）西门子第一代 IGBT 芯片也是采用平面栅、PT 型 IGBT 工艺，这是最初的 IGBT 概念原型产品。

生产时间是 1990 年－ 1995 年。

西门子第一代 IGBT 以后缀为“DN1” 来区分。

如 BSM150GB120DN1。

图 1.1 PT-IGBT 结构图PT 型 IGBT 是在厚度约为 300－500μm 的硅衬底上外延生长有源层，在外延层上制作IGBT 元胞。

PT-IGBT 具有类 GTR 特性，在向 1200V 以上高压方向发展时，遇到了高阻、厚外延难度大、成本高、可靠性较低的障碍。

因此，PT-IGBT 适合生产低压器件，600V 系列 IGBT 有优势。

二、IGBT2－第二代平面栅 NPT-IGBT西门子公司经过了潜心研究，于 1989 年在 IEEE 功率电子专家会议（PESC）上率先提出了 NPT－IGBT 概念。

由于随着 IGBT 耐压的提高，如电压VCE≥1200V，要求 IGBT 承受耐压的基区厚度dB>100μm，在硅衬底上外延生长高阻厚外延的做法，不仅成本高，而且外延层的掺杂浓度和外延层的均匀性都难以保证。

功率校正pfc原理说明

有源功率因数校正（APFC）原理说明APFC 基本电路就是一种开关电源，但它与传统的开关电源的区别在于：DC/DC 变换之前没有滤波电容，电压是全波整流器输出的半波正弦脉动电压，这个正弦半波脉动直流电压和整流器的输出电流与输出的负载电压都受到实时的检测与监控，其控制的结果是达到全波整流器输入功率因数近似为 1 。

本次设计采用boost升压式电路，并采用平均电流控制法（CCM），基于功率因数校正芯片UC3854设计的。

主电路由二极管桥式整流电路与Boost升压型DC-DC变换器组成，控制电路主要由UC3854芯片组成，包括基准电压Ur、电压误差放大器V A、电路误差放大器CA、乘法器M、脉宽调制器PWM及驱动器。

具体工作过程为：输入电压Uo与基准电压Ur比较后，误差信号经过误差发达器放大后送入乘法器，与全波整流电压取样信号共同送到乘法器输入端，相乘后形成基波电流信号输出，基波电流信号与电流反馈信号经电流误差放大器CA相比较后输出信号，再与锯齿波信号相比较后形成PWM信号驱动功率开关管VT工作。

由于全波整流电压信号Udc为双半波正弦信号，稳定时电压误差放大器输出信号恒定，所以乘法器输出的基准电流信号波形和二极管桥式整流输出电压信号一致，也是双半波正弦信号，与高频的锯齿波信号比较后形成高频的PWM信号驱动开关管VT,可以迫使电感电流信号即输入电流信号在每个周期内按正弦规律变化，且与电路输入电压信号同相位，从而使输入电流跟踪输入电压，尽可能消除电流与电压的相位差，从而实现功率校正，提高功率因数，使功率因数近似为1。

采用boost升压式电路，并采用平均电流控制法（CCM）的原因:Boost 升压型变换器具有电感电流连续、储能电感能抑制RFI 和E．MI 噪声、流波形失真小、输出功率大及驱动电路简单等优点，因此常被用来作为有源功率因数正主电路拓扑。

平均电流控制法（CCM）：CCM 采用乘法器方法来实现APFC，其电路相对复杂，但工作频率固定，电感电流连续，开关管电流有效值小、EMI 滤波器体积小、输入电流波形失真小。

中高频硅钢PFC电感设计与优化

第４Ｏ卷第１期２１Ｏ２年２月
浙江工业大学学报
Ｊ０ＵＲＮＡＬ０ＦＺＨＥＩＪＡＮＧＵＮＩＲＳＴＹＶＥＩＯＦＴＥＣＨＮＯＩＯＧＹ
Ｖｏ１０．４ＮＯ．１
Ｆｅｂ．２Ｏ１２
中高频硅钢ＰＣ电感设计与优化Ｆ
陈怡，庆刚孔
（．江工业大学信息工程学院，江杭州３０２；．梅兰日兰电子（海）造有限公司，海２１１）１浙浙１０３２上制上Ｏ３９
摘要：钢是一种价格低、和磁通密度高、里温度高、硅饱居易成型的磁性材料，目前多应用于低频大
功率的场合．现研究硅钢在中高频大功率ＵＰＳ系统中的应用一硅钢ＰＣ电感．用含分布式气隙Ｆ采的硅钢磁芯以及不同金属材质的绕组设计电感，综合考虑损耗、通密度、磁温升、成本等因素并以低
成本为优先，助电磁和热仿真工具获得最优的电感设计方案．于设计优化结果制作了３个硅钢借基
ＰＣ电感，Ｆ并应用于一中高频大功率ＵＰＳ系统中的３相４线ＢｏｔＰＣ电路．ｏｓＦ它们的测试结果与仿真结果基本一致，满足实际应用要求．
关键词：Ｓ系统；钢；Ｆ电感；布式气隙；真ＵＰ硅ＰＣ分仿
２ＭＧＥａｕａｔｎｈｎｈｉＣｏ．ＭｎｆｃｕｉｇＳａｇａ．，Ｌｄｒｔ．，Ｓａｇａ０１，Ｃｈｉａｈｎｈｉ２１９３ｎ）

开关电源整流模块型号

p电源厂家：中达电通 p电源型号：MCS3000-48/50A p模块型号：ESR-48/50CF
p电源厂家：中达电通 p电源型号：MCS3000H p模块型号：ESR-48/50DE
p电源厂家：艾默生 p电源型号：WPS-48/30E p模块型号：R48-1800U0
p电源厂家：艾默生 p电源型号：PS48300-3B/1800 p模块型号：R48-1800A
p电源厂家：华为 p电源型号： p模块型号：R4850G1/ R4850G2 pR4850G1是方的, R4850G2是扁的
R4850G1
R4850G2
p电源厂家：珠江 p电源型号：PRS3004 p模块型号：SMR3004A
广州邮电厂家反馈珠江SMR3004A与SMR3004D可以通用
p电源厂家：珠江 p电源型号：PRS3004AP p模块型号：SMR3004D
与下页PPT型号相同p模块型号：SMR3004D
与上页PPT型号相同，接口不同
p电源厂家：中达电通 p电源型号：DPS3000E壁挂电源 p模块型号：DPR48/50C（内部型号：ESR-48/56C N
与ESR-48/56C Z 通用）
p电源厂家：中达电通 p电源型号：MCS3000 p模块型号：ESR-48/56A C
p电源厂家：艾默生 p电源型号：PS48300-3B/2900 p模块型号：R48-2900U
p电源厂家：东莞铭普 p电源型号：MER048-6011U p模块型号：MER048-50010-RB
p电源厂家：北京动力源 p电源型号：DUM-48/50H3 p模块型号：DZY-48/50H

变频器主拓补及关键元器件简介

变频器主拓补和关键元器件简介变频器是控制电力半导体器件的通断将工频AC交流电源变换成频率、幅度可调可控的AC交流电源，从而平滑控制交流电动机速度及转矩的电能控制装置；简单讲就是AC to DC to AC变换过程。

变频器是集电力电子技术、微电子技术、控制技术、通讯传输技术于一身的综合技术产品。

变频器的主拓补结构通常分为五大单元模组：整流单元、储能单元、开关电源、驱动+逆变单元和控制检测单元。

电抗器充电电阻Part1. 整流单元:作用：与单相或三相交流电源相连接，将工作频率固定的交流电转换为直流电,简单讲就是AC to DC。

分类：不可控整流、可控整流1-1．不可控整流的关键元器件：整流器不可控整流的应用：专用变频器、一体化驱动器、通用变频器、门机、伺服驱动器等1-2．可控整流的关键元器件：可控硅、FPGA可控整流的应用：四象限变频器Part2.储能单元：作用：存储整流器转换后的电能，同时对整流电路输出进行滤波减少电压脉动对后级电路元器件的影响。

分类：电容适用于电压型变频器、电感适用于电流型变频器和膜电容关键元器件：铝电解电容均压电阻Part3.开关电源：作用：为驱动电路、控制电路、采样电路、IO接口板、手持操作器和PG卡等各子系统提供工作电源。

分类：正激式开关电源、反激式开关电源3-1正激式开关电源：MOSFET开关管导通时输入源直接对输出做功，变压器工作在连续模式，适用于功率较大的电路。

3-2反激式开关电源：输入电源在MOSFET开关管导通时对变压器原边的电感线圈进行充电，此时储能元件储能，MOSFET开关管截止时储能元件向输出端释放能量，简单得说就是MOSFET开关管导通时变压器原边储能，副边不工作，MOSFET开关管截止时原边释放能量，副边工作。

反激式开关电源通常可工作在断续或连续模式两种，适用于小功率开关电源关键元器件：MOSFET、MOSFET控制器和高频变压器Part4.驱动+逆变单元：作用：主控输出方波来开关逆变器的半导体器件，将直流电转化成不同频率、宽度、幅度的方波, 简单讲就是DC to AC。

三相PWM整流器IGBT模块故障分析及可靠性提升

中图分类号:TM461
文献标识码：A
文章编号:1000-100X（2019）02-0070-04
The Reason Analysis of the IGBT Failure for the Three-phase PWM Rectifier and the Reliability Upgrade Instructions
一
7*
图3相电压跌落波形和幅值
给定值“d+c
三相电源三相对称正弦电流反馈、、、电压参考信号
-El
J
=
第53卷第2期 2019年2月
电力电子技术
Power Electronics
Vol.53, No.2 February 2019
三相PWM整流器IGBT模块故障分析及可靠性提升
张绍军（西门子工厂自动化工程有限公司，北京100016）
摘要：从进线电压跌落（VS）角度出发，深入分析了三相六开关电压型脉冲宽度调制（PWM）整流器的IGBT模块的故障原因，并对提高这种整流器的工作可靠性提出了实用有效的方法。关键词：整流器；模块故障分析；电压跌落
ZHANG Shao-jun (SIEMENS Factory Automation Engineering Co., Ltd., Beijing 100016, China) Abstract: From the point of view of incoming line voltage sag (VS) , the IGBT failure of analysis module for three-phase six-switch voltage source pulse width modulation (PWM) rectifier are analyzed in depth , and the practical and effective

常用的几种驱动IC变频器驱动电路

变频器驱动电路常用的几种驱动IC变频器驱动电路中常用IC，共有为数不多的几种。

可以设想一下，变频器电路的通用电路，必定是主电路（包括三相整流电路和三相逆变电路）和驱动电路，即便是型号的功率级别不同的变频器，驱动电路却往往采用了同一型号的驱动IC，甚至于驱动电路的结构和布局，是非常类似的和接近的。

早期的和小功率的变频器机种，经常采用TLP250、A3120（HCPL3120）驱动IC，内部电路简单，不含IGBT保护电路；以后被大量广泛采用的是PC923、PC929的组合驱动电路，往往上三臂IGBT采用PC923驱动，而下三臂IGBT则采用PC929驱动。

PC929内含IGBT检测保护电路等；智能化程度比较高的专用驱动芯片A316J，也在大量机型中被采用。

通过熟悉驱动IC的引脚功能和掌握相关的检测方法，达到对驱动电路进行故障判断与检测的能力，以及能对不同型号的驱动IC应急进行代换与修复。

一、TLP250和HCPL3120驱动IC：8 Vcc 7 Vo 6 Vo5 GND8 Vcc7 Vo6 Vo5 GND8 Vcc7 Vo6 NcTLP250 HCPL3120/ J312 HCNW3120图1 三种驱动IC的功能电路图TLP250：输入IF电流阀值5mA，电源电压10∽35V，输出电流±0.5A，隔离电压2500V，开通/关断时间（t PLH/ t PHL）0.5μs。

可直接驱动50A1200V的IGBT模块，在小功率变频器驱动电路中，和早期变频器产品中被普遍采用。

HCNW3120（A3120）：与HCPL3120、HCPLJ312内部电路结构相同，只是因选材和工艺的不同，后者的电隔离能力低于前者。

输入IF电流阀值2.5mA，电源电压15∽30V，输出电流±2A，隔离电压1414V，可直接驱动150A/1200V的IGBT模块。

三种驱动IC的引脚功能基本一致，小功率机型中可用TLP250直接代换另两种HCNW3120和HCPL3120，大多数情况下TLP350、HCNW3120可以互换，虽然它们的个别参数和内部电路有所差异，如TPL250的电流输出能力较低，但在变频器中功率机型中，驱动IC往往有后置放大器，对驱动IC的电流输出能力就不是太挑剔了。

几种用于IGBT驱动的集成芯片

几种用于IGBT驱动的集成芯片之袁州冬雪创作2. 1 TLP250（ TOSHIBA公司生产）在一般较低性能的三相电压源逆变器中，各种与电流相关的性能控制，通过检测直流母线上流入逆变桥的直流电流即可，如变频器中的自动转矩补偿、转差率补偿等 . 同时，这一检测结果也可以用来完成对逆变单元中 IGBT实现过流保护等功能 . 因此在这种逆变器中，对IGBT驱动电路的要求相对比较简单，成本也比较低 . 这种类型的驱动芯片主要有东芝公司生产的 TLP250，夏普公司生产的 PC923等等 . 这里主要针对 TLP250做一介绍 .TLP250包含一个 GaAlAs光发射二极管和一个集成光探测器， 8脚双列封装结构 . 适合于 IGBT 或电力 MOSFET栅极驱动电路 . 图 2为 TLP250的内部结构简图，表 1给出了其工作时的真值表 .TLP250的典型特征如下：1）输入阈值电流（IF）： 5 mA（最大）；2）电源电流（ICC）： 11 mA（最大）；3）电源电压（VCC）： 10～ 35 V；4）输出电流（IO）：± 0.5 A（最小）；5）开关时间（tPLH /tPHL）：0.5 μ s（最大）；6）隔离电压：2500 Vpms（最小）.表2给出了TLP250的开关特性，表3给出了TLP250的推荐工作条件.注：使用 TLP250时应在管脚 8和 5间连接一个0.1 μ F的陶瓷电容来稳定高增益线性放大器的工作，提供的旁路作用失效会损坏开关性能，电容和光耦之间的引线长度不应超过 1 cm.图 3和图 4给出了 TLP250的两种典型的应用电路 .在图 4中， TR1和 TR2的选取与用于 IGBT驱动的栅极电阻有直接的关系，例如，电源电压为24V 时，TR1和 TR2的Icmax≥ 24/Rg.图 5给出了 TLP250驱动 IGBT时，1 200 V/200 A的IGBT上电流的实验波形（50 A/10 μ s） . 可以看出，由于TLP250不具有过流呵护功能，当 IGBT过流时，通过节制信号关断 IGBT， IGBT中电流的下降很陡，且有一个反向的冲击 . 这将会产生很大的 di/dt和开关损耗，而且对控制电路的过流保护功能要求很高 .TLP250使用特点：1） TLP250输出电流较小，对较大功率 IGBT实施驱动时，需要外加功率放大电路 .2）由于流过 IGBT的电流是通过其它电路检测来完成的，而且仅仅检测流过 IGBT的电流，这就有可能对于 IGBT的使用效率产生一定的影响，比如 IGBT在安全工作区时，有时出现的提前保护等 .3）要求控制电路和检测电路对于电流信号的响应要快，一般由过电流发生到 IGBT可靠关断应在10 μ s以内完成 .4）当过电流发生时， TLP250得到控制器发出的关断信号，对 IGBT的栅极施加一负电压，使 IGBT 硬关断 . 这种主电路的 dv/dt比正常开关状态下大了许多，造成了施加于 IGBT两端的电压升高很多，有时就可能造成 IGBT的击穿 .2.2 EXB8..Series（ FUJI ELECTRIC公司生产）随着有些电气设备对三相逆变器输出性能要求的提高及逆变器自己的原因，在现有的许多逆变器中，把逆变单元 IGBT的驱动与呵护和主电路电流的检测分别由不同的电路来完成 . 这种驱动方式既提高了逆变器的性能，又提高了 IGBT的工作效率，使 IGBT更好地在安全工作区工作 . 这类芯片有富士公司的 EXB8..Series、夏普公司的 PC929等 . 在这里，我们主要针对EXB8..Series做一介绍 .EXB8..Series集成芯片是一种专用于 IGBT的集驱动、保护等功能于一体的复合集成电路 . 广泛用于逆变器和电机驱动用变频器、伺服电机驱动、 UPS、感应加热和电焊设备等工业领域 . 具有以下的特点：1）不同的系列（标准系列可用于达到 10 kHz开关频率工作的 IGBT，高速系列可用于达到40 kHz开关频率工作的 IGBT） .2）内置的光耦可隔离高达 2 500 V/min的电压 .3）单电源的供电电压使其应用起来更为方便 .4）内置的过流保护功能使得 IGBT能够更加平安地工作 .5）具有过流检测输出信号 .6）单列直插式封装使得其具有高密度的安装方式 .常用的 EXB8..Series 主要有：标准系列的EXB850和 EXB851，高速系列的 EXB840和 EXB841. 其主要应用场合如表 4所示 .注： 1）标准系列：驱动电路中的信号延迟≤ 4 μ s2）高速系列：驱动电路中的信号延迟≤ 1.5 μ s图 6给出了 EXB8..Series的功能方框图 .表 5给出了 EXB8..Series的电气特性 .表6给出了 EXB8..Series工作时的推荐工作条件 .表 6 EXB8..Series工作时的推荐工作条件图 7给出了 EXB8..Series的典型应用电路 .EXB8..Series使用分歧的型号，可以达到驱动电流高达400 A，电压高达1200 V的各种型号的IGBT.由于驱动电路的信号延迟时间分为两种：尺度型（EXB850、EXB851）≤ 4μs，高速型（ EXB840、 EXB841）≤ 1 μ s，所以标准型的 IC适用于频率高达 10 kHz的开关操作，而高速型的 IC适用于频率高达 40 kHz的开关操作 .在应用电路的设计中，应注意以下几个方面的问题：—— IGBT栅射极驱动电路接线必须小于 1 m；—— IGBT栅射极驱动电路接线应为双绞线；——如想在IGB集电极发生大的电压尖脉冲，那末增加IGBT栅极串联电阻（ Rg）即可；——应用电路中的电容 C1和 C2取值相同，对于 EXB850和 EXB840来说，取值为33 μ F，对于EXB851和 EXB841来说，取值为47 μ F. 该电容用来吸收由电源接线阻抗而引起的供电电压变化 . 它不是电源滤波器电容 .EXB8..Series的使用特点：1） EXB8..Series的驱动芯片是通过检测 IGBT在导通过程中的饱和压降 Uce来实施对 IGBT的过电流保护的 . 对于 IGBT的过电流处理完全由驱动芯片自身完成，对于电机驱动用的三相逆变器实现无跳闸控制有较大的帮助 .2） EXB8..Series的驱动芯片对 IGBT过电流保护的处理采用了软关断方式，因此主电路的 dv/dt 比硬关断时小了许多，这对 IGBT的使用较为有利，是值得重视的一个优点 .3） EXB8..Series驱动芯片内集成了功率放大电路，这在一定程度上提高了驱动电路的抗干扰能力 .4） EXB8..Series的驱动芯片最大只能驱动 1 200V /300 A的 IGBT，并且它本身并不提倡外加功率放大电路，另外，从图 7中可以看出，该类芯片为单电源供电， IGBT的关断负电压信号是由芯片内部产生的－ 5 V信号，容易受到外部的干扰 . 因此对于 300 A以上的 IGBT或者 IGBT并联时，就需要考虑别的驱动芯片，比如三菱公司的M57962L等 .图 8给出了 EXB841驱动 IGBT时，过电流情况下的实验波形 . 可以看出，正如前面介绍过的，由于 EXB8..Series芯片内部具备过流保护功能，当 IGBT过流时，采用了软关断方式关断IGBT，所以 IGBT中电流是一个较缓的斜坡下降，这样一来， IGBT关断时的 di/dt明显减少，这在一定程度上减小了对控制电路的过流保护性能的要求 .2. 3 M579..Series（ MITSUBISHI公司生产）M579..Series是日本三菱公司为 IGBT驱动提供的一种 IC系列，表 7给出了这种系列的几种芯片的基本应用特性（其中有＊者为芯片内部含有Booster电路） .在 M579..Series中，以 M57962L为例做出一般的解释 . 随着逆变器功率的增大和结构的复杂，驱动信号的抗干扰能力显得尤为重要，比较有效的办法就是提高驱动信号关断 IGBT时的负电压，M57962L的负电源是外加的（这点和EXB8..Series不同），所以实现起来比较方便 . 它的功能框图和图 6所示的 EXB8..Series功能框图极为类似，在此不再赘述 . 图 9给出了 M57962L在驱动大功率 IGBT模块时的典型电路图 . 在这种电路中， NPN和 PNP构成的电压提升电路选用快速晶体管（tf≤ 200 ns），并且要有足够的电流增益以承载需要的电流 .在使用 M57962L驱动大功率 IGBT模块时，应注意以下三个方面的问题：1）驱动芯片的最大输出电流峰值受栅极电阻 Rg的最小值限制，例如，对于 M57962L来说，Rg的允许值在 5 Ω 左右，这个值对于大功率的IGBT来说高了一些，且当 Rg较高时，会引起 IGBT 的开关上升时间 td(on)、下降时间 td(off)以及开关损耗的增大，在较高开关频率（ 5 kHz以上）应用时，这些附加损耗是不可接受的 .2）即便是这些附加损耗和较慢的开关时间可以被接受，驱动电路的功耗也必须考虑，当开关频率高到一定程度时（高于 14 kHz），会引起驱动芯片过热 .3）驱动电路缓慢的关断会使大功率 IGBT模块的开关效率降低，这是因为大功率 IGBT模块的栅极寄生电容相对比较大，而驱动电路的输出阻抗不够低 . 还有，驱动电路缓慢的关断还会使大功率 IGBT模块需要较大的吸收电容 .以上这三种限制可能会产生严重的后果，但通过附加的 Booster电路都可以加以克服，如图9所示 .从图 10（ a）可以看出，在 IGBT过流信号输出以后，门极电压会以一个缓慢的斜率下降 . 图 10（ b）及图 10（ c）给出了 IGBT短路时的软关断过程（集电极－发射极之间的电压 uCE和集电极电流 iC的软关断波形）0 引言随着电力电子技术朝着大功率、高频化、模块化发展，绝缘栅双极品体管(IGBT)已广泛应用于开关电源、变频器、电机节制以及要求疾速、低损耗的范畴中.IGBT是复合全控型电压驱动式电力电子器件，兼有MOSFET和GTR的优点：输入阻抗高，驱动功率小，通态压降小，工作频率高和动态响应快.今朝，市场上500~3000V，800～l800A的IGBT，因其耐高压、功率大的特性，已成为大功率开关电源等电力电子装置的首选功率器件.1 驱动呵护电路的原则由于是电压节制型器件，因此只要节制ICBT的栅极电压便可使其守旧或关断，而且守旧时维持比较低的通态压降.研究标明，IGBT 的平安工作区和开关特性随驱动电路的改变而变更.因此，为了包管IGBT靠得住工作，驱动呵护电路至关重要.IGBT驱动呵护电路的原则如下.(1)动态驱动才能强，能为栅极提供具有陡峭前后沿的驱动脉冲；(2)守旧时能提供合适的正向栅极电压(12~15V)，关断时可以提供足够的反向关断栅极电压(一5V)；(3)尽量少的输入输出延迟时间，以提高工作效率；(4)足够高的输入输出电气隔离特性，使信号电路与栅极驱动电路绝缘；(5)出现短路、过流的情况下，具有活络的呵护才能.今朝，在实际应用中，普遍使用驱动与呵护功能合为一体的IGBT专用的驱动模块.2 集成驱动模块为了处理IGBT的靠得住驱动问题，世界上各厂家丌发出了众多的IGBT集成驱动模块.如日本富士公司的EXB系列，三菱电机公司的M57系列，三社电机公司的GH系列，美国国际整流器公司的TR系列，Unitrode公司的UC37系列以及国产的HL系列.以下是几种典型的集成驱动模块.2.1 EXB841模块的分析EX841高速驱动模块为15脚单列直插式布局，采取高隔离电压光耦合器作为信号隔离，外部布局图如图l所示，其工作频率可达40 kHz，可以驱动400 M600 V以内及300 A/l200 V的IGBT管，其隔离电压可达2500AC/min，工作电源为独立电源20±1V，外部含有一5V稳压电路，为ICBT的栅极提供+15V的驱动电压，关断时提供一5V的偏置电压，使其靠得住关断.当脚15和脚14有10 mA电畅通过时，脚3输出高电平而使IGBT在1μs内导通；而当脚15和脚14无电畅通过时，脚3输出低电平使IGBT关断；若ICBT导通时因承受短路电流而退出饱和，Vce迅速上升，脚6悬空，脚3电位在短路后约3．5μs后才开端软降.EXB841典型应用图如图2所示，电容C1、C2用于吸收高频噪音.当脚3输出脉冲的同时，通过疾速二极管D1检测IGBT的C—E间的电压.当Vce>7V时，过流呵护电流节制运算放大器，使其输出软关断信号，在10μs内将脚3输出电平降为O.因EXB841无过流自锁功能，所以外加过流呵护电路，一旦发生过流，可通过外接光耦TLP521将过流呵护信号输出，颠末一定延时，以防止误动作和包管停止软关断，然后由触发器锁定，实现呵护.缺点：EXB84l过流呵护阀值过高，Vce>7V时动作，此时已远大于饱和压降；存在呵护肓区；在实现止常关断时仅能提供一5V偏压，在开关频率较高、负载过大时，关断就显得不成靠；无过流呵护自锁功能，在短路呵护时其栅压的软关断过程被输入的关断信号所打断.2．2 M57962L模块的分析M57962AL是一种14脚单列直捕式布局的厚膜驱动模块，其外部布局图如图3所示.它由光耦合器、接口电路、检测电路、定时复位电路以及门关断电路组成，驱动功率大，町以驱动600A/600V及400A/l200V等系列IGBT模块.M5796AL具有高速的输入输出隔离，绝缘电压也可达到AC2500V/min；输入电平与TTL电平兼容，适于单片机节制；外部有定时逻辑短路呵护电路，同时具有延时呵护特性；采取双电源供电方式，相对于EXB84l来讲，虽然多使用一个电源．但IGBT可以更靠得住地通断.典型应用图如图4所示.当驱动信号通过脚14和脚13时，颠末高速光耦隔离，由M57962AL内置接口电路传输至功率放大极，在M57962AL的脚5发生+15V开栅和一10V关栅电压，驱动IGBT通断.当脚1检测到电压为7V时，模块认定电路短路，当即通过光耦输出关断信号，使脚5输出低电平，从而将IGBT的G—E两头置于负向偏置，靠得住关断.同时，输出误差信号使故障输出端(脚8)为低电平，从而驱动外接的呵护电路工作.延时2～3s后，若检测到脚13为高电平，则M57962AL恢复工作.稳压管DZ1用于防止D1击穿而损坏M57962AL，Rg为限流电阻，DZ2和DZ3起限幅作用，以确保靠得住通断.比较：与EXB841相比，M57962AL需要双电源(+15V，一1OV)供电，外周电路复杂.而正是因为M57962AL可输出一10V的偏压，使得IGBT靠得住地关断；别的，M57962AL具有过流呵护自动闭锁功能，而且软关断时间可外部调节，而EXB84l的软关断时间无法调节.所以M57962AL较EXB841更平安、靠得住.2.3 HL402模块的分析HL402是17脚单列直插式布局，内置有静电屏蔽层的高速光耦合器实现信号隔离，抗干扰才能强，响应速度快，隔离电压高.它具有对IGBT停止降栅压、软关断双重呵护功能，在软关断及降栅压的同时能输出报警信号，实现封锁脉冲或分断主回路的呵护.它输出驱动电压幅值高，正向驱动电压可达15～17V，负向偏置电压可达10～12V，因而可用来直接驱动容量为400A/600V及300A/1200V以下的IGBT.HL402布局图如图5所示.图5中，VL1为带静电屏蔽的光耦合器，它用来实现与输入信号的隔离.由于它具有静电屏蔽，因而显著提高了HL402抗共模干扰的才能.图5中U1为脉冲放大器，S1、S2实现驱动脉冲功率放大，U2为降栅压比较器，正常情况下由于脚9输入的IGBT集电极电压VCE不高于U2的基准电压VREF，U2不翻转，S3不导通，故从脚17和脚16输入的驱动脉冲信号经S2整形后不被封锁.该驱动脉冲经S2、S2放大后提供给IGBT使其导通或关断，一旦IGBT退饱和，则脚9输入集电极电压给IGBT使其导通或关断，而且脚9输入的集电极电压采样信号VCE高于U2的基准电压VREF，比较器U2翻转输出高电平，使S3导通，由稳压管DZ2将驱动器输出的栅极电压VGE降低到10V.此时，软关断定时器U3在降栅压比较器U2翻转达到设定的时间后，输出正电压使S4导通，将栅极电压软关断降到IGBT的栅射极门限电压，给IGBT提供一个负的驱动电压，包管IGBT靠得住关断.HL402典型应用图如图6所示.在实际电路中，C1、C2、C3、C4需尽量地接近H1402的脚2、脚l、脚4装置.为了防止高频耦合及电磁干扰，由HL402输出到被驱动IGBT栅射极的引线需要采取双绞线或同轴电缆屏蔽线，其引线长度不超出1m.脚9和脚13接至IGBT集电极的引线必须分开走，不得与栅极和发射极引线绞合，以免引起交叉干扰.光耦合器L1可输入脉冲封锁信号，当L1导通时，HLA02输出脉冲当即被封锁至-10V.光耦合器L2提供软关断报警信号，它在躯动器软关断的同时导通光耦合器L3，提供降栅压报警信号.使用中，通过调整电容器C5、C6、C7的值，可以将呵护波形中的降栅压延迟时间、降栅压时间、软关断斜率时间调整至合适的值.在高频应用时，为了防止IGBT受到多次过电流冲击，可在光耦合器L2输出数次或1次报警信号后，将输入脚16和脚17间的信号封锁.小结：以上三者中，M57962AL和HL402都采取陶瓷基片黑色包装，EXB841采取覆铜板黄色包装，由于陶瓷基片的散热性能和频率特性比覆铜板好，HL402的负载才能和散热性能最好，加之合理的规划设计，在三者中的工作频率最高，呵护功能最全，而EXB841和M57962AL都没有降栅压呵护功能.别的，HL402和M57962AL提供负偏压的稳压管，放于外部，既有矫捷性又提高了靠得住性，而EXB841的稳压管在外部，常常因稳压管的损坏而失效.因此，HL402凭借其优越的性能可以补偿别的二者的缺陷.2．4 GH-039模块的分析GH-039采取单列直插式12脚封装，功耗低、工作中发热很小，可以高密度使用它采取单电源工作，内置高速光耦合器，带有软关断过流呵护电路，过流呵护除闭锁自身输出外，还给出供用户使用的同步输出端.它可以用来直接驱动300A/600V以下的IGBT模块.其外部布局图如图7所示，工作原理与EXB和M57系列模块相近似，这里不再赘述.而与EXB系列和M57系列的模块分歧的是该模块已含有呵护后发送报警或动作信号的光耦合器，所以使用中不需要像EXB和M57系列的模块外接光耦合器，因而更加方便，其性能比EXB 和M57系列的模块在呵护性能上更加优越；在靠得住性方面，由于GH-039是单电源供电，不克不及提供负偏压，从而导致ICBT不克不及靠得住地关断.与HL402相比，CH-039呵护功能还不完善，它也同EXB841和M57962AL一样无降栅压呵护.因此，GH-039驱动模块也是有缺陷的.GH-039典型接线图如图8所示.工作电源VCC为26V；为了坚持电压稳定，滤波电容器应尽量接近GH一039模块装置和使用，且其电容值不克不及小于10μF，并应选用高质量的电容；串入GH-039脚12与ICBT集电极之间的二极管D1，应选超疾速恢复二极管，而且要包管其反向耐压不低于ICBT的集电极与栅极之间的额定电压；为防止所毗连的过流呵护端子光电隔离器的误动作，应在D1与GH一039的脚12之间串入100Ω的电阻；接于脚lO与脚12之间的D2选用超疾速恢复二极管，其反向耐压可以低于IGBT的集射极间耐压. 2．5 其他驱动器(1)IR系列驱动器 IR系列驱动器主要是为驱动桥臂电路而设计的，该芯片具有14脚，DIP封装.它具有过流呵护和欠压呵护功能，特别是它具有自举浮动电源大大简化了驱动电源的设计，只用一路电源即可驱动多个功率器件.其缺点是自己不克不及发生负偏压，当用于驱动桥式电路时，由于米勒效应的作用，在守旧与关断时刻，容易在栅极上发生干扰，造成桥臂短路；别的IR系列驱动器采取了不隔离的驱动方式，在主电路的功率器件损坏时，高压能够直接串入驱动器件，致使驱动模块及前极电路损坏.(2)UC37系列驱动器该系列驱动器一般由UC3726和UC3727两片芯片配对使用，其工作频率较高，但在两芯片之间需增加脉冲变压器，给电路的使用和设计带来方便，因此该系列驱动器在我同并未得到推广.3 结语通过以上分析比较，可得到如下结论.(1)以上6个系列的驱动器均能实现对IGBT的驱动与呵护；(2)EXB84l外周电路简单，仅需单电源供电，是最早进入我国市场的ICBT驱动模块，技术成熟，应用广泛；(3)EXB841与M57962AL在IGBT关断期间均能在栅极上施加负电压，进一步包管了IGBT的靠得住关断；(4)EXB841、M57962AL、GH一039和HL402都是自身带有对IGBT 停止退饱和及过流呵护功能的ICBT驱动模块，且都是通过检测IGBT 集射极间的电压来完成呵护功能的.但EXB841、M57962AL、GH一039在ICBT出现退饱和或过流时，仅可停止软关断的呵护.而HL402不单能停止软关断呵护，还可停止降栅压呵护.因此，HL402是四者中呵护功能最强，呵护功能设计最合理和呵护性能使用最方便的IGBT驱动器；(5)驱动相同个数的IGBT功率开关时，IR系列所需工作电源最少，但不具有负偏压，容易造成桥臂短路，适用于小功率驱动场合.。

基于IGBT模块的整流器维修技术

术１９９６（０４）．
【２】李孝全，白小青，仵浩．ＩＧＢＴ在某
修，一足适度增加电路ｔ｝ｒ的驱动电阻ＲＧ，减
（１）必要的关联检测：维修人员在发现
静变电源中的应用［Ｊ］．现代电子技
小ＩＧＢＴ部件的ｄｉ／ｄｔ。足存运行中为了避免ＩＧＢＴ模块损坏后，除及时检查模块与更换
底板良好接地情况卜操作。
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二＝＝
雷．Ｉ，２１２
同时还可以实现电路的能量回馈。因此基于３ＩＧＢＴ模块过热损坏ＩＧＢＴ模块的整流器应用已经成为了新型 “四
象限 ”变频电路整流器的主要形式。但是存实
图１：常见的ＩＧＢＴ模块类型
ＩＧＢＴ模块整流器在变频电路巾的应用，不仅可以实现变频电路中 “可控 ” 整流目标，
电材料接触ＩＧＢＴ模块驱动端子。（３）模块测试、安装等作业中应尽量在
新的导热硅脂，并保证模块安装完成后可以看
性评估方法研究［Ｄ］．重庆大学，２０１３．
２．１模块过压损害故障维修方法
术．２００１（０１）．
驱动电压低造成的锁定效应，模块设计中可以后，技术人员同时必须做好关联测量Ｊ作。

高性能开关电源同步整流芯片 LPSR100说明书

概述LPSR100为高性能的开关电源100V 同步整流系列产品，兼容多种开关电源控制系统。

LPSR100支持DCM 和CCM 多种工作模式。

LPSR100采用专利的整流管开通判定技术，可以有效的避免因激磁振荡引起的驱动芯片误开通。

LPSR100具有极快的关断速度，可以大幅度降低在CCM 工作条件下因关断延迟造成的效率损失。

LPSR100集成VCC 供电技术，在不需要辅助绕组供电的情况下，保证芯片VCC 不会欠压。

LPSR100采用TO220-3L/TO252-2L/SOP8L/PDFN5*6封装。

特点⏹开关电源同步整流应用⏹兼容DCM 和CCM 多种工作模式⏹内置100V 耐压功率管⏹专利的整流管开通技术⏹集成VCC 供电⏹芯片供电欠压保护⏹芯片过压钳位⏹外围元器件少应用⏹充电器和适配器的同步整流⏹正激控制器和反激控制器⏹其他开关电源控制系统典型应用图1LPSR100反激典型应用定购信息图2管脚封装图管脚描述A JA注3：人体模型，100pF电容通过1.5KΩ电阻放电。

电气参数(注4,5)（无特别说明情况下，V CC=6V,T A=25℃）电气特性图内部结构框图图3LPSR100内部框图应用信息LPSR100为高性能的开关电源100V 同步整流系列产品，兼容多种开关电源控制系统，支持DCM ，CCM 多种工作模式。

LPSR100采用专利的整流管开关技术，可以有效的避免因激磁振荡引起的驱动芯片误动作。

LPSR100集成VCC 供电技术，在不需要辅助绕组供电的情况下，保证芯片VCC 不会欠压。

启动当系统上电后，通过内置MOS 的体二极管对输出电容充电，输出电压上升。

LPSR100通过D 脚连接输出电压，当输出电压上升时，经过芯片内部供电电路，给VCC 电容充电，当VCC 的电压充到开启阈值电压时，芯片内部控制电路开始工作，MOS 正常的导通和关断。

MOS 正常的导通时，电流不再从体二极管流过，而从MOS 的沟道流过。

有桥pfc工作原理

有桥pfc工作原理
有桥PFC工作原理。

有桥PFC（Power Factor Correction）是一种用于改善电力系统中功率因数的技术。

功率因数是衡量电路中有用功率和视在功率之间关系的指标，其值在0到1之间，1表示所有的电能都用于有用功率，而0表示几乎所有的电能都用于无用功率。

通常情况下，功率因数低于0.9被认为是低功率因数，而高功率因数则意味着更高效的能源利用。

有桥PFC技术通过控制输入电流和电压之间的相位差来提高功率因数。

它通常由一个整流器和一个电容器滤波器组成。

整流器将交流电转换为直流电，并通过电容器滤波器来平滑输出电压。

整流器的工作原理是根据输入电压的波形来控制开关管的导通时间，以使得输出电压尽可能地接近输入电压。

有桥PFC技术的关键在于控制开关管的导通时间，以确保输出电压与输入电压同相位。

这样可以减少电流和电压之间的相位差，从而提高功率因数。

此外，有桥PFC技术还可以减少谐波和电磁干扰，提高系统的稳定性和效率。

总之，有桥PFC技术通过改善电力系统中的功率因数，提高了能源利用效率，减少了能源浪费，对于提高电力系统的性能和稳定性具有重要意义。

随着对能源利用效率的重视，有桥PFC技术在工业和商业领域中得到了广泛的应用。

非隔离同步整流自动升降压模块

非隔离同步整流自动升降压模块什么是非隔离同步整流自动升降压模块？非隔离同步整流自动升降压模块是一种电子元件，主要用于处理电源电压升降的问题。

它能够将输入电源的电压自动升降到需要的输出电压，同时具备非隔离和同步整流的功能。

这样的模块在各种电子设备和系统中被广泛应用，如通讯设备、工业自动化、电动汽车充电装置等。

为了更好地了解非隔离同步整流自动升降压模块，我们需要从以下几个方面逐步进行分析和解释。

1. 非隔离：非隔离意味着输入和输出之间没有物理隔离的转换，即输入电源和输出电压直接相连。

这主要是为了减少能量转化时所产生的能耗，提高转换效率。

然而，由于没有隔离，带来了一些潜在的安全隐患，因此在使用时需要注意合理的安全措施。

2. 同步整流：同步整流是指在能量转换过程中，利用适当的开关控制来实现电能的传输，并尽量减少能量的损耗。

传统的整流方法一般采用二极管整流，这会产生较大的能量损耗，而同步整流则利用开关管的快速开关动作，可以降低能量损耗，提高整流效率。

3. 自动升降压：模块具备自动升降电压的功能，其基本原理是通过电路控制，自动调节输出电压的大小。

当输入电压高于需要的电压时，模块会将电压降低到合适的范围；当输入电压低于需要的电压时，模块会将电压升高到合适的范围。

这样，模块可以根据需求自动调节输出电压，提供稳定的电源供应。

非隔离同步整流自动升降压模块的工作原理：该模块的工作原理可以简要概括为以下几个步骤：1. 输入电源电压检测：模块会对输入电源的电压进行监测，判断是否需要进行升降压转换。

如果输入电压与需求不匹配，则模块会根据不同的情况，采取相应的控制策略。

2. 控制信号产生：根据输入电压检测结果，模块会产生相应的控制信号。

这些信号将用于控制开关管的开关动作，实现电能的传输和能量转换。

3. 开关管控制：模块中的开关管会按照控制信号的指示，进行快速的开关动作。

这样，在开关管关闭的瞬间，能量储存在电感中；而在开关管打开时，电感中的能量会释放给输出负载。

三相不控整流电路中PFC设计方案

三相不控整流电路中PFC设计PFC技术目前已经被成功应用到了中小功率开关电源产品的设计过程中，通过对功率因数校正的合理利用，工程师可以有效提升其工作效率。

在今天的文章中，我们将会通过一个实际案例，来为各位新人工程师们进行实例解析，看在三相不控整流电路中应当如何有效实现其PFC设计。

三相不控整流电路是一种在中小功率开关电源设计中，比较常见的电路设计类型。

但是，这种电路系统也有其本身的缺点，那就是即使负载等效为一个电阻，也不能获得满意的功率因数，需要人工进行PFC设计。

出现这一问题的根本原因在于，三相不控整流电路中三相电压通过不控整流桥互相耦合，输入电流是三个相电压的函数，不可能同时兼顾三相输入电流，使任何一相输入电流都不能独立控制为正弦波形，必须对三相输入电压进行解耦。

下图中，图1所展示的是就一种大电容滤波的三相不控整流电路结构。

1 1 JL▲订）1 XVD2 Xv'D3 Array图1大电容滤波的三相不控整流电路结合图1所给出的这种电路结构，下面我们就来对该种大电容滤波的三相不控整流电路进行仿真分析。

在仿真模拟过程中，我们所设置的各项参数如下：输入相电压有效值Ui=220V/50Hz,输出滤波电容C=1800^ F,负载R=50Q。

任意一相的输入相电压相电流波形如图2所示，图3为输入电流的谐波分析图，仿真测量的功率因数值为0.566。

通过仿真结果可以看出，这种电路具有功率因数低，输入电流的总谐波畸变程度大，输入谐波电流含量严重超标的缺点。

uww* di angoii. coni图2大电容滤波的三相不控整流电路输入电压电流波形图3大电容滤波的三相不控整流电路输入电流谐波分析在了解了这种大电容滤波的三相不控整流电路的缺点之后，针对其本身所存在的缺陷，我们所采用的PFC 改良方法，是选择桥前采用LC 滤波器桥后采用电抗器对这一电路系统进行重新设计，以此来达成PFC 功率因数校正)的目的。

浅谈五种PFC（功率因数校正）的开关管驱动方案

浅谈五种PFC（功率因数校正）的开关管驱动方案什么是PFC？PFC（Power Factor Correction）-功率因数校正，功率因数，简单的说就是有功功率和视在功率的比值，这里的视在功率被认为是总耗电量，功率因数用来衡量电力被有效的利用程度。

功率因数越大，代表电力的有效利用率越高，而功率因数校正就是为了提高用电设备功率因数。

通过调理，使得电网电压和电流同相，同时减少高次谐波从而提高电网的利用率。

比如计算机的开关电源，是一种电容输入型电路，由于电压与电流的相位错开，造成交流功率的损失，这时就需要PFC 电路来提高功率因数。

常用的PFC电路有哪些？1、boost PFC 电路如图1所示，在整流桥后使用一个boost桥进行功率因数校正以及电压稳定。

因为boost电路驱动简单，可以采用TI的驱动芯片且驱动电流大，稳定性好，速度快，已广泛应用于各种通信设备的电源模块。

图12、无桥PFC电路图2为常规的无桥boost PFC电路图2 在交流电的正半周期，Q1为高频开关管，Q2为低频开关管但是，该电路的共模EMI性能较差，并未得到广泛使用。

3、dual boost 无桥PFC电路如图3，该电路中肖特基二极管D3,D4作为低频续流回路图3该电路和常规型的boost PFC电路由于电路结构简单，可以使用低边驱动芯片进行驱动比如UCC27524等。

3、双向开关型无桥PFC如图4所示，对于该电路，正半周期D1,D4导通，负半周期D2,D3导通，大大降低了共模EMI干扰。

这种电路较以上两种稍微复杂，驱动比较麻烦，因为Q1,Q2采用共源极接法,，一般使用TI隔离芯片进行驱动，比如使用UCC5310/UCC5320同时驱动两根开关管，当然也可以使用两路隔离的方法分别驱动两颗开关管。

图44、图腾柱式无桥PFC如图5所示，相于dual-boost和双向开关无桥PFC，省去了两个二极管，开关管的管体二极管具有反向恢复特性会影响整机的效率，所以这个电路更多地用于CRM和DCM模式，或者使用GaN开关管工作于CCM模式，在驱动上可以采用TI高压板桥驱动芯片或者TI隔离驱动芯片。