新型絕緣柵雙極晶體管IGBT驅(qū)動(dòng)芯片MC33153
IGBT（Isolate Gate Bipolar Transistor）是MOSFET與雙極晶體管的復(fù)合器件。它既有MOSFET易驅(qū)動(dòng)的特點(diǎn)，又具有功率晶體管工作電壓高、電流容量大等優(yōu)點(diǎn)。其頻率特性介于MOSFET與功率晶體管之間，可正常工作于幾kHz～幾十kHz頻率范圍內(nèi)，故在較高頻率的大、中功率應(yīng)用中占據(jù)了主導(dǎo)地位[1~2]。
對(duì)于IGBT 電壓型功率器件，目前有多種帶保護(hù)和隔離的集成驅(qū)動(dòng)芯片，如IR2110、EXB841、M57962等，它們具有隔離驅(qū)動(dòng)、電路參數(shù)一致性好、運(yùn)行穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)[2]。這些混合IC具有各自的特點(diǎn)，應(yīng)用于不同的場(chǎng)合，也有一定的局限性：
1）IR2110具有自舉能力，可以在驅(qū)動(dòng)橋式電路時(shí)使用一組電源，但芯片與主電路的高壓直接相連，安全性較差[3]；
2）EXB841集成度較高，但針對(duì)不同開關(guān)頻率的保護(hù)調(diào)節(jié)不方便[4]；
3）M57962 驅(qū)動(dòng)能力大，適用于大功率單管IGBT，但與EXB841一樣不能調(diào)節(jié)退飽和保護(hù)時(shí)間，并且動(dòng)作速度太慢。
MC33153是一款應(yīng)用于中大功率的單個(gè)IGBT驅(qū)動(dòng)芯片[1]，具有電流保護(hù)、器件退飽和保護(hù)以及欠壓保護(hù)功能，同時(shí)芯片可以靈活地設(shè)定退飽和保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間。在中大功率場(chǎng)合，MC33153的應(yīng)用具有越來(lái)越廣闊的前景。
1 MC33153的結(jié)構(gòu)
MC33153芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖。其主要包括邏輯輸入、過(guò)流保護(hù)、短路保護(hù)、退飽和保護(hù)、欠電壓保護(hù)及推挽輸出等部分。
芯片的供電較為靈活，既可以采用單電源供電，又可以采用正負(fù)電源供電，如果要在單電源的條件下實(shí)現(xiàn)IGBT的負(fù)電壓可靠關(guān)斷，可以在外圍設(shè)計(jì)分壓電路，最后得到VCC(+14.9V)，GND（0V），VE（E -5.1V）。于是驅(qū)動(dòng)電路輸出的電平為"1"———+14.9V；"0"———5.1V，保證了IGBT的可靠關(guān)斷。
MC33153的響應(yīng)時(shí)間在同類產(chǎn)品之中較快，開通延時(shí)時(shí)間tPLH（信號(hào)自Input 傳輸?shù)絆utput 的延時(shí)）和關(guān)斷延時(shí)時(shí)間tPHL較其余各類集成驅(qū)動(dòng)芯片一定有的優(yōu)勢(shì)。
芯片的邏輯輸入部分采用施特密觸發(fā)電路，滯環(huán)寬度大于0.5V，大大提高電路的抗干擾能力。并且輸入邏輯與TTL/CMOS電平兼容，方便了電路設(shè)計(jì)。
對(duì)IGBT 的過(guò)流，芯片有兩種檢測(cè)方式，內(nèi)部通過(guò)不同的模塊實(shí)現(xiàn)。一是過(guò)流保護(hù)，直接檢測(cè)流過(guò)IGBT的射極電流，這樣動(dòng)作時(shí)間最快，不需要IGBT承受大的短路容量，但這種方式只適合于帶電流檢測(cè)輸出的IGBT，有很大的局限性；另一種是退飽和保護(hù)，利用IGBT導(dǎo)通時(shí)工作在飽和區(qū)，集電極與射極上電壓VCE很小，當(dāng)IGBT 發(fā)生過(guò)流時(shí)，器件退出飽和區(qū)，VCE迅速上升，超過(guò)芯片內(nèi)部閾值，保護(hù)得以動(dòng)作。這兩種保護(hù)一般只選用其中一種，為使保護(hù)正常輸出，不使用的保護(hù)必須拉為高電平（對(duì)腳1），或是通過(guò)電容
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