引言：文中依据IGBT推动光电耦合器特点汇总了光耦电路的制定规定。选用PC929设计方案了一种简易、好用的IGBT光耦电路，剖析了防护控制电路的特性。开展的一切正常启用关闭试验和常见故障维护试验说明，该线路可达到IGBT推动的规定，并具备稳定的保障作用。

关键字：IGBT；光耦电路；维护电源电路

1.前言

绝缘层门极双极型晶体三极管IGBT (Isolated Gate Bipolar Transistor)，是八十年代中后期发展壮大下去的一种复合型了输出功率场效管和电力工程晶体三极管优势的新型的复合型元器件，既具备输入电阻高、电源开关速度更快、耐热性好和光耦电路简易的优势，又具备通态工作电压低、抗压高和承担电流量大等优势，因而发展趋势快速，迅速在电机驱动器、高频和开关电源电路及其规定迅速、无耗的行业获得广泛运用[1]。在IGBT的真实运用中，其栅压光耦电路的合理性制定是确保IGBT可以信赖运作的关键步骤。现阶段，世界各国发布了对于IGBT的多种多样推动控制模块，如EXB841、M57962L、IR2110[4]、IXDN404[7]等，具体运用中，多种多样IGBT推动控制模块电源电路应用上均有其局限[3]。文中详细介绍了一种选用PC929集成ic的IGBT光耦电路设计方法，具备简洁适用的优势，可用以中小型输出功率的变流器。

2IGBT光耦电路设计方案规定

依据IGBT的特点，对其光耦电路有以下规定：

(1) 给予合理的正反面向栅压工作电压，使IGBT靠谱地启用和关闭。当正偏压扩大时IGBT通态损耗和启用耗损均降低，但若栅压工作电压UGE过大，则负荷短路故障时其IC随UGE扩大而扩大，对其安全性不好。因而应用中UGE取15V上下的正方向栅压工作电压比较适合[2]。负偏工作电压可预防因为关闭时浪涌电压过大进而IGBT欺诈通，一般选UGE为-10V上下为宜。

(2)IGBT启用后，光耦电路应保证充分的工作电压、电流量幅度值，使IGBT在正常的运行及负载情形下不至于因撤出饱和状态而毁坏。

(3) 能为IGBT栅压给予具备较险峻前后左右沿的推动单脉冲。IGBT的迅速启用和关闭可减少开关损耗。

(4) 挑选适当IGBT光耦电路中的栅压电阻器和维护检验回路电阻。

(5) 具备栅压限幅电源电路，维护栅压不被穿透。IGBT栅压極限工作电压一般为土20 V，推动数据信号超过此区域很有可能毁坏栅压[6]。

(6) 光耦电路应具备极强的抗干扰性及对IGBT的保障作用。IGBT的操纵、推动及维护电源电路等应与其说快速电源开关特点相符合，此外，在未采用合理的抗静电对策情形下，IGBT的G-E端不可以引路。

3.根据PC929的IGBT光耦电路设计方案

日本SHARP企业生产制造的PC929集成ic具备快速、内建过流保护电源电路、方便使用等特性，是一种较为经典的光耦电路集成ic。工作电压较大为0.4A；具备低于0.5ms的快速响应速度；防护电流达到4kV，适用中小型容积IGBT的推动。

文中制定的根据PC929的推动防护电源电路具备单开关电源、正负极偏压、过电流检验、靠谱维护等关键特点，作用比较健全，具备普遍应用前景。光耦电路由推动主线路和维护时序逻辑电路两部份构成。

3.1 光耦电路介绍

图1所显示为根据PC929的光耦电路。PC929是内建过流保护电源电路的门极推动高速光耦集成ic，PWM单脉冲导入到集成ic1、3脚，26伏的供电系统工作电压收到13、14脚。因为电感的作用上、下开关管推动工作电压不可以共地，因而每一个IGBT管的光耦电路必须独立开关电源供电系统，本试验选用开关电源电路给予的各界单独的直流稳压电源。

11脚根据R10组成门极单脉冲輸出，根据电阻器R11和10伏稳压极管DW造成10V工作电压标准，那样，PC929輸出推动工作电压相对性E点为正16伏和负10伏工作电压数据信号，达到推动IGBT的规定。

9脚为常见故障分辨脚位，外场由R6、R7、R8、R9、R13、D1、D2、D3、C2组成包括过滤作用的常见故障分辨控制回路。根据设计方案9脚外围电路，能够把必须造成维护的电总流量与9脚要求的Vcc-6伏工作电压创建对应关系。

8脚做为处理器的常见故障輸出脚位根据光电耦合器收到维护时序逻辑电路。

图1 根据PC929的光耦电路拓扑结构

3.2光耦电路原理

1、一切正常电源开关全过程

当控制回路PWM单脉冲进到PC929集成ic，在PWMx键入讯号为高电平时，集成ic中的光电耦合器通断，数据信号根据集成ic中的推挽电路，11脚造成相对性于E点的16伏上拉电阻，历经电阻器R10给IGBT栅压给予电流量，使管道快速通断。

相反，假如PWMx键入讯号为上拉电阻，集成ic中光电耦合器不通断，则11脚造成相对性于E点的负10伏低电频差分信号，栅压正电荷快速排掉，封禁IGBT。

栅压电阻器R10对工作中特性有很大的危害，R10很大时，有益于抑止IGBT的电流量上升幅度及工作电压上升幅度，但会提升IGBT的定时开关和开关损耗；R10较钟头，会造成电流量上升幅度扩大，使IGBT欺诈通或毁坏。R10的实际数据信息与光耦电路的结构特征及IGBT的容积相关，一般在几十欧上下，小容积的IGBT其R10值一般很大。文中试验电源电路中栅压电阻器R10当选100欧姆。

2、常见故障维护姿势

PC929对IGBT的保障是根据检验Vce工作电压来完成的。R6～R9,R13,D3组成对Vce的检验控制回路，当IGBT造成过电流常见故障或断路问题的情况下，集电结电流量快速提升，IGBT集电结工作电压升高。造成 9脚工作电压超出维护值，即当电位差高过Vcc-6（20V）时，关闭輸出，与此同时集成ic8脚FS輸出低电频常见故障数据信号，历经光电耦合器B1送往RS触发器。防护后的维护数据信号传送到维护锁闭时序逻辑电路，历经逻辑性解决，将全部单脉冲封禁。

对Vce的电流实现检验的线路主要参数挑选，针对完成精确靠谱的维护十分重要。图2所显示为FP25R12KE3型IGBT，在门极推动电流为15V时的频率特性曲线图。文中试验电源电路中IGBT额定值运作电流量为10A，故过电流保护值设定为25A。依据图2中125℃时的性能曲线图得知，当VCE工作电压超过2V时，电流为 25A。根据对R6～R9,R13阻值的合理选择，能够使VCE工作电压超过2V时，PC929的9脚检验工作电压超过Vcc-6伏，依据PC929集成ic作用封禁PWM单脉冲。

图2 FP25R12KE3型IGBT的频率特性曲线图[5]

供电系统开关电源的品质对光耦电路和维护时序逻辑电路一切正常应用十分关键。假如在出现短路故障过电流的情形下，开关电源电路发生不稳定，危害时序逻辑电路的供电系统，便会造成 维护不成功，不可以封禁单脉冲，从而非常容易毁坏IGBT。

为了更好地使该光耦电路靠谱维护，务必确保9脚接受的电流数据信号平稳而沒有谐波失真，电源电路中制定的C2具有了这种功效，它具有滤掉电源电路中谐波失真的功效，确保了9脚维护的高宽比稳定性，不然将会由于毛边产生误维护。

3.3过流保护锁闭电路原理

图3 IGBT过流保护锁闭时序逻辑电路

图3所显示为六路光耦电路的逻辑性维护电源电路，确保了在各种各样硬件配置常见故障状况下每个IGBT单脉冲的靠谱封禁。PC929光耦电路造成的常见故障（FAULT）数据信号历经RS触发器和一个或门，触发器原理Q輸出上拉电阻使或门輸出维持上拉电阻，造成意见反馈回推动电源芯片的维护数据信号，能够封禁六路集成ic輸出单脉冲。与此同时，触发器原理 輸出SC数据信号造成DSP输出功率推动维护终断，DSP开展对应的程序执行。

4. 实验效果剖析

将以上光耦电路运用于3.7kW三相PWM电子整流器中，开展了以下实验。

图4是采用该光耦电路造成的典型性推动单脉冲的波形，在其中安全通道l为键入操纵数据信号，安全通道2为輸出推动数据信号。如下图所示，能够知道该光耦电路造成的16V上拉电阻和负10V低电频单脉冲，能够靠谱导通与关闭IGBT。

图4 门极典型性推动单脉冲波型

图5是推动单脉冲的上升沿波形，在其中安全通道l为键入操纵数据信号，安全通道2为輸出推动数据信号。图上能够看得出，当操纵讯号造成通断指令的情况下，该光耦电路在3ms时，单脉冲就做到16V，立即通断IGBT。

图5 门极推动单脉冲上升沿波型

图6是推动单脉冲的降低沿波形，在其中安全通道l为键入操纵数据信号，安全通道2为輸出推动数据信号。图上能够看得出，当操纵讯号造成关闭指令的情况下，该光耦电路在3ms时，单脉冲做到负10V，立即关闭IGBT。

图6 门极推动单脉冲降低沿波型

图7是IGBT产生输出功率推动维护情况下，根据逻辑性锁闭电源电路封禁此外一路推动单脉冲的波形，在其中安全通道l为输出功率推动维护数据信号（低电频维护），安全通道2为輸出推动差分信号。图上能够看得出，当IGBT造成输出功率维护调节讯号造成低电频的情况下，该光耦电路的逻辑性锁闭电源电路在2～3ms内立即使别的各界IGBT关闭，特性能够做到靠谱维护全部IGBT的规定。

图7 产生过流保护后驱动单脉冲波型

5.结果

文中所制定的光耦电路具备以下主要特点：①应用含有过流保护作用的集成icPC929，简单化了线路的构造；②该推动防护电源电路运用到3.7kW三相变流器中，6个IGBT管均应用一样的推动防护电源电路，特性靠谱；③设计方案了的维护时序逻辑电路，可以达到IGBT过流保护的必须 ，且具备常见故障锁紧作用。实验效果证实，该IGBT光耦电路经济发展、好用、安全性、靠谱，有很大的应用前景。

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