PDF《半/全桥电路之专用型驱动 IC 应用设计探讨》

(六) 图

(七) High Voltage NMOS High Voltage PMOS High Voltage NMOS High Voltage PMOS 嘉兴斯达半导体有限公司 STARPOWER SEMICONDUCTOR LTD.

8 Application Note AN9002 V0.0 图

(七)则是一个实际无传感器的三相变频驱动器应用专用型驱动 IC 因输入信号周期太短所产生的失效模式.这个专用型驱动 IC 为一负 逻辑动作的 IC,所以 HIN1 和HO1 的波形应为互补,在HIN1 为低准位 (Low Level)时,HO1 应为高准位(High Level).在高侧的功率晶体导通 下,U 相的输出应为直流母线(DC-Link)的电压,但由图可发现因 HIN1 的PWM 的输入周期小于 1us,造成 IC 内高电位转换电路的辨试发生异 常,HO1的信号在短脉冲后保持恒低输出(Low Output),整个系统因而产 生异常. 第二个成因是位于悬浮准位上的 RS 触发器的误触发.因位专用型 IC 的Vs 端所连接的是上下臂功率开关的连接点,也是整个系统中 dV/dt 变化最大的位置.这种瞬间的准位变化极易引起 RS 触发器的误 触发.在一般文献大多提供利用外围电路的克服方法,也就是降低开关 速度或在低侧的功率开关并接缓振器来降低 dV/dt 的变化率.但对于要 求开关速度或直流母线(DC-Link)电压很高的系统,这样的方法并不真正 可行.比较根本的解决的方法是 IC 内部的鉴别电路能正确将 dV/dt 的 变化与正常的下拉脉冲有效的区别开来.所以在选用专用型 IC 时必须 特别注意其对 dV/dt 变化的免疫能力 (Immunity) . 第三个成因是功率电路的参考电位 COM 和逻辑参考准位 Vss 的压 差过大.如果是利用取样电阻串接在下桥臂功率晶体的源 /射极来作为 过流保护的设计 ,如图

(八)所示,那么 COM 和Vss 的准位就一定不会 相同.而压差的幅度则取决于流经 COM 端和 Vss 端的电压电流的变化 率和两端点杂散漏感的大小.当COM 端低于 Vss 端的电压大过内部线 路辨试的范围,则有可能将以 Vss 为参考地的低准位信号错判成高准位, 造成不管输入信号的准位是高或低输出皆维持相同的状态. 所以在选用 专用型 IC 时必须注意驱动 IC 的COM 端和逻辑参考准位 Vss 端可允 许多大的压差还能维持正常的动作,这是一个非常重要的工作. 第四个成因是悬浮接点 VB 端的电压低于 COM 端的电压而造成内 部隔离电压的二极体导通.图

(九) 说明了功率电路上因接线的杂散效 应加上开关电流变化,可能导致 Vs 端的电压低于 COM 端的电压.而因 嘉兴斯达半导体有限公司 STARPOWER SEMICONDUCTOR LTD.

9 Application Note AN9002 V0.0 为Vs+(bootstrap voltage)=V ,所以如果 Vs 端的电压低于 COM 端的且超 过15V,那么 COM 和Vb 端之间的二极管就有机会顺偏而导通,造成驱动 IC 的异常.所以抑制 Vs 端电压准位不低于 COM 端的电压且超过 15V, 也是运用此种专用型驱动 IC 必须确保的. 图

(八) 图

(九) 图

(十) 结束语 : 利用自举充电 (Bootstrap)概念所设计的专用型驱动 IC 虽然简单易 用 ,但应用时所必须注意的限制范围与内部线路设计的先天缺陷却常 常被一般设计者所忽略.文中透过较深入的 IC 内部线路设计介绍 ,交 待了专用型驱动 IC 产生互锁的原因与对系统造成的影响,清楚且明确的 定义对选用这类专用型驱动 IC 作为设计时必须注意的事项. 嘉兴斯达半导体有限公司 STARPOWER SEMICONDUCTOR LTD.

10 Application Note AN9002 V0.0 参考文献: 1. Chris Chey John Parry, IR Design Tip Managing Transient In Control IC Driven Power Stages . 2. IR Design Tip, Maximizing The Latch Immunity of The IR2151 &