M57962L模块的分析
M57962AL是一种14脚单列直捕式结构的厚膜驱动模块,其内部结构图如图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AC 2500V/min;输入电平与TTL电平兼容,适于单片机控制;内部有定时逻辑短路保护电路,同时具有延时保护特性;采用双电源供电方式,相对于EXB84l来说,虽然多使用一个电源.但IGBT可以更可靠地通断。典型应用图如图4所示。当驱动信号通过脚14和脚13时,经过高速光耦隔离,由M57962AL内置接口电路传输至功率放大极,在M57962AL的脚5产生+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,立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两端置于负向偏置,可靠关断。同时,输出误差信号使故障输出端(脚8)为低电平,从而驱动外接的保护电路工作。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,以确保可靠通断。
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可靠地关断;另外,M57962AL具有过流保护自动闭锁功能,并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更安全、可靠。
HL402模块的分析
HL402是17脚单列直插式结构,内置有静电屏蔽层的高速光耦合器实现信号隔离,抗干扰能力强,响应速度快,隔离电压高。它具有对IGBT进行降栅压、软关断双重保护功能,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保护。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结构图如图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抗共模干扰的能力。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,并且脚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,保证IGBT可靠关断。
HL402典型应用图如图6所示。在实际电路中,C1、C2、C3、C4需尽可能地靠近H1402的脚2、脚l、脚4安装。为了避免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用双绞线或同轴电缆屏蔽线,其引线长度不超过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输出脉冲立即被封锁至-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,可以将保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,为了避免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都采用陶瓷基片黑色包装,EXB841采用覆铜板黄色包装,由于陶瓷基片的散热性能和频率特性比覆铜板好,HL402的负载能力和散热性能最好,加之合理的布局设计,在三者中的工作频率最高,保护功能最全,而EXB841和M57962AL都没有降栅压保护功能。另外,HL402和M57962AL提供负偏压的稳压管,放于外部,既有灵活性又提高了可靠性,而EXB841的稳压管在内部,经常因稳压管的损坏而失效。因此,HL402凭借其优越的性能可以弥补另外两者的缺陷。