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脉冲变压器IGBT驱动应用技术

作者:海飞乐技术 时间:2018-05-23 14:29

  光电耦合器可以实现电气隔离,但不能传输能量,比如无法为其他设备供电,为此,通常需要一个独立的变压器,这是DC-DC变换器的一部分。该变压器必须满足两个功能传递能量,并提供一定的绝缘。此外,它能通过同一变压器发送信息,这种方案已经在一些应用中实现。然而,市场常用的是一个分立式解决方案,这个解决方案由一个传递信号的变压器和作为DC-DC转换器一部分的变压器组成,如图1所示。驱动器通道A和B有两个独立的脉冲变压器以及DC-DC变换器中的第三个变压器。这种分离的优点是减少了干扰,提高了传输速度并减小了耦合电容。

图1 集成信号和功率传输变压器的双路IGBT驱动器 
图1 集成信号和功率传输变压器的双路IGBT驱动器
 
  集成信号变压器和功率变压器的驱动适用于所有电压等级的IGBT。随着电压等级的提升,变压器的尺寸也相应增加,以确保所需要的最小爬电距离和电气间隙。通常,在高压应用中结合电源变压器和光纤电缆传输控制和状态信号。
  除了适用于几乎所有的电压等级,脉冲变压器也有其他的优点。与光电耦合器相比,脉冲变压器的传播延迟时间非常短,这主要是由所涉及的电子电路决定。此外,由于感应器件没有老化效应,传播延时及其误差在设备的工作寿命内不会发生变化。只是现在对于80ns传播延时,其公差只有±8ns。对于这样小的公差,可以很容易地实现IGBT的并联和串联连接。
  2003年,基于离散变压器的原理开发出了一种新型的驱动器IC,其中嵌入一个或多个变压器。在IC金属化层上构造出变压器的绕组。一次侧和二次侧之间的绝缘绕组是一层适当厚度的二氧化硅(SIO2)。由于一次和二次绕组非常接近,电磁耦合性能优异,可以不需要变压器铁心。由于缺少铁心,该变型被称为“无磁芯变压器”,如图2所示。目前基于所谓无磁芯变压器的驱动器IC可用于UCES为1.2kV的IGBT?;诼龀灞溲蛊鞯腎GBT驱动器见表1。
图2 基于无磁芯变压器的驱动IC设计原理和示例 
图2 基于无磁芯变压器的驱动IC设计原理和示例
 
表1 基于脉冲变压器的IGBT驱动器
基于脉冲变压器的IGBT驱动器

 
  与光电耦合器一样,必须给二次侧(其被连接到IGBT)提供隔离电源。这种集成变压器的芯片无法传输能量,至少目前无法实现采用无磁芯变压器的驱动器IC。
  由于变压器的感应技术,嵌入了无磁芯变压器的驱动IC适合工作在较高的环境温度,并具有很低的信号传输延时和匹配的误差。




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