HL403A(B)可驱动600A IGBT模块的厚膜集成电路
 

  HL403A(B)是在HL402A(B)的基础上改进线路设计及工艺,采用高技术制作的厚膜集成驱动器。它在外加功放单元后可直接驱动600A/1200V的IGBT,且本身又具有HL402A(B)的所有功能,该厚膜驱动器属世界首创,是我国“八、五”攻关的新成果,是国家级高新技术产品。

一、各引脚的排列、名称、功能及用法

  HL403A(B)的引脚排列如图1所示。其A型与B型的差别仅在于内部电路稍有不同。但外部特性及用法完全相同。它采用标准单列直插式17引脚厚膜集成电路封装。其引脚名称、功能及用法除了引脚3和引脚4与HL402A(B)不同外,其余引脚的名称、功能及用法与HL402A(B)完全相同。HL403的引脚3为正向驱动脉冲输出端,使用中与外接NPN功放晶体管的基极相连,其引脚4为反向栅极驱动脉冲输出端,使用中与外接PNP晶体管的基极相连。

图1 HL403A(B)的引脚排列示图

二、内部结构与工作原理简述

  HL403A(B)的内部结构如图2所示。由图可知,它的内部结构与HL402A(B)的差别仅在于它把HL402B内的反向放大晶体管移到了厚膜集成电路之外,所以它的工作原理几乎完全与HL402相同,故此处从略。

图2 HL403A(B)的内部结构及工作原理示图

三、主要设计特点及电参数和限制

1.主要设计特点

(1) 通过外接功放晶体管,使驱动能力增强;

(2) 可直接驱动200~600A、1200V以下的IGBT;

(3) 可通过改变稳压管的值来完成对不同饱和压降IGBT管的栅极驱动;

(4) 具有对被驱动IGBT的完善保护功能。

2.电参数及限制

  HL403除可输出最大脉冲峰值电流为6A(脉宽2μs)外,其余电参数和限制同HL402。

四、应用技术

1.在高频应用下的典型接线

  HL403A(B)的电参数及各主要引脚的波形和外配元器件的选用与HL402完全相同,其输出波形也与HL402相同,不同之处在于它需要把输出脉冲功放后去驱动功率IGBT模块。图3给出了这种应用的典型接线图。由图可知,它与HL402的差别在于增加了外部的两个功放晶体管,其驱动功率增大了,所以它的典型应用接线可以用于一切应用HL402的地方去取代HL402A(B)。在高频应用中出现软关断时能封锁输入信号的应用电路如图4所示,图中LM555在电源合闸时置“1”,输入信号UIN通过与门4081进入HL403的引脚17、16,当出现软关断时, 图中V1导通、V2截止, V2的集电极电压经10k电阻、330pF电容延迟5μs后使LM555置“0”,通过与门4081将输入信号封锁。此电路延迟5μs动作,是为了使IGBT软关断后再停止输入信号,避免立即停止输入信号造成硬关断。

2.HL403输出的降栅压和软关断波形的试验

  HL403输出的降栅压和软关断波形很容易通过模拟试验来确定,其模拟试验电路如图4所示。在该图中,将典型应用接线图中的电阻R1改为电位器RP,其电阻值取1~2kΩ,将二极管VD2的阴极端接至RP的中点,IGBT的栅-射极用等效电容CGE代替(约0.1μF左右)。当电位器RP的中点在左边时,从示波器上可以看到正常的输入波形UIN及输出波形UGE如图5a所示;当逐渐将电位器RP的中点向右移时,就可以看到很理想的降栅压波形和软关断波形如图5b所示。根据观察到的图5b降栅压和软关断波形,通过选择电容器C6、C7、C5的值,就可以将降栅压延迟时间t1、降栅压时间t2、软关断时间t3整定到所需的值。这样电容C5、C6、C7电容值的确定变得较直观和方便,使电路的调试比较容易。

  IGBT能承受的短路时间是在低频 (几赫兹)下测出的,在高频的情况下,短路即使每次软关断前导通的时间不长(约10μs),但由于电流幅值高、重复次数较多,产生的热积累也会造成IGBT损坏。为此在出现软关断后,可由图3中的光耦V1的输出信号使引脚17、引脚16的输入信号截止,就能保证IGBT不致损坏。

图3 HL403的典型应用接线图

图4 HL403降栅压及软关断输出波形的模拟试验电路图

a)                    b)

  
图5 HL403的输出波形

  a)正常输出波形ton为输出正电压响应时间,toff为输出负电压响应时间

  1──UGE:5V/格2──UIN:10V/格横轴──时间:2μs/格

  b)保护动作时的输出波形t1为降栅压延迟时间,t2为降栅压时间,t3软关断时间

  1──UGE:5V/格2──UIN:10V/格横轴──时间:5μs/格


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