1.車載逆變電源設計實例
3、 DC/AC變換
如圖3所示,DC/AC變換采用單相輸出,全橋逆變形式,為減小逆變電源的體積,降低成本,輸出使用工頻LC濾波。由4個IRF740構成橋式逆變電路,IRF740最高耐壓400V,電流10A,功耗125W,利用半橋驅動器IR2110提供驅動信號,其輸入波形由SG3524提供,同理可調節該SG3524的輸出驅動波形的D50%,保證逆變的驅動方波有共同的死區時間。
IR2110是IR公司生產的大功率MOSFET和IGBT專用驅動集成電路,可以實現對MOSFET和IGBT的最優驅動,同時還具有快速完整的保護功能,因而它可以提高控制系統的可靠性,減少電路的復雜程度。
IR2110的內部結構和工作原理框圖如圖4所示。圖中HIN和LIN為逆變橋中同一橋臂上下兩個功率MOS的驅動脈沖信號輸入端。SD為保護信號輸入端,當該腳接高電平時,IR2110的輸出信號全被封鎖,其對應的輸出端恒為低電平;而當該腳接低電平時,IR2110的輸出信號跟隨HIN和LIN而變化,在實際電路里,該端接用戶的保護電路的輸出。HO和LO是兩路驅動信號輸出端,驅動同一橋臂的MOSFET
IR2110的自舉電容選擇不好,容易造成芯片損壞或不能正常工作。VB和VS之間的電容為自舉電容。自舉電容電壓達到8.3V以上,才能夠正常工作,要么采用小容量電容,以提高充電電壓,要么直接在VB和VS之間提供10~20V的隔離電源,本電路采用了1μF的自舉電容。 為了減少輸出諧波,逆變器DC/AC部分一般都采用雙極性調制,即逆變橋的對管是高頻互補通和關斷的。
逆變橋部分,采用IGBT作為功率開關管。由于IGBT寄生電容和線路寄生電感的存在,同一橋臂的開關管在開關工作時相互會產生干擾,這種干擾主要體現在開關管門極上。以上管開通對下管門極產生的干擾為例,實際驅動電路及其等效電路如圖3所示。實際電路中,IR2110的輸出推挽電路,這個電壓尖刺幅值隨母線電壓VBUS和負載電流的增大而增大,可能達到足以導致T2瞬間誤導通的幅值,這時橋臂就會形成直通,造成電路燒毀。
同樣地,當T2開通時,T1的門極也會有電壓尖刺產生。帶有門極關斷箝位電路的驅動電路通過減小RS和改善電路布線可以使這個電壓尖刺有所降低,但均不能達到可靠防止橋臂直通的要求。門極關斷箝位電路針對前面的分析,本文將提出一種門極關斷箝位電路,通過在開關管驅動電路中附加這種電路,可以有效地降低上述門極尖刺。門極關斷箝位電路由MOSFET管MC1和MC2,MC1門極下拉電阻RC1和MC2門極上拉電阻RC2組成。實際上該電路是由MOSFET構成的兩級反相器。當MC1門極為高電平時,MC1導通,MC2因門極為低電平而關斷,不影響功率開關管的正常導通;當MC1門極為低電平時,MC1關斷,MC2因門極為高電平而飽和導通,從而在功率開關管的門極形成了一個極低阻抗
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