IGBT驱动光耦TLP250的应用及注意事项

 在 一 般 较 低 性 能 的 三 相 电 压 源 逆 变 器 中 ， 各 种 与 电 流 相 关 的 性 能 控 制 ， 通 过 检 测 直 流 母 线 上 流 入 逆 变 桥 的 直 流 电 流 即 可 ， 如 变 频 器 中 的 自 动 转 矩 补 偿 、 转 差 率 补 偿 等 。 同 时 ， 这 一 检 测 结 果 也 可 以 用 来 完 成 对 逆 变 单 元 中 IGBT实  现 过 流 保 护 等 功 能 。 因 此 在 这 种 逆 变 器 中 ， 对 IGBT驱 动 电 路 的 要 求 相 对 比 较 简 单 ， 成 本 也 比 较 低 。 这 种 类 型 的 驱 动 芯 片 主 要 有 东 芝 公 司 生 产 的 TLP250， 夏 普 公 司 生 产 的 PC923等 等 。

这 里 主 要 针 对 TLP250做 一 介 绍 。

 TLP250包 含 一 个 GaAlAs光 发 射 二 极 管 和 一 个 集 成 光 探 测 器 ， 8脚 双 列 封 装 结 构 。 适 合 于 IGBT或 电 力 MOSFET栅 极 驱 动 电 路 。

 图 2为 TLP250的 内 部 结 构 简 图 ， 表 1给 出 了 其 工 作 时 的 真 值 表 。

     TLP250的 典 型 特 征 如 下 ：

    1） 输入阈值电流（IF） ： 5 mA（ 最 大 ） ；

    2） 电源电流（ICC） ： 11 mA（ 最 大 ） ；

    3） 电源电压（VCC） ： 10～ 35 V；

    4） 输出电流（IO） ： ± 0.5 A（ 最 小 ） ；

    5） 开关时间（tPLH /tPHL） ： 0.5 μ s（ 最 大 ） ；

    6） 隔离电压：2500 Vpms（最小）。

表2给出了TLP250的开关特性，表3给出了TLP250的推荐工作条件。

    注 ： 使 用 TLP250时 应 在 管 脚 8和 5间 连 接 一 个 0.1 μ F的 陶 瓷 电 容 来 稳 定 高 增 益 线 性 放 大 器 的 工 作 ， 提 供 的 旁 路 作 用 失 效 会 损 坏 开 关 性 能 ， 电 容 和 光 耦 之 间 的 引 线 长 度 不 应 超 过 1 cm。

    图 3和 图 4给 出 了 TLP250的 两 种 典 型 的 应 用 电 路 。

    在 图 4中 ， TR1和 TR2的 选 取 与 用 于 IGBT驱 动 的 栅 极 电 阻 有 直 接 的 关 系 ， 例 如 ， 电源电压为24V时 ，TR1和 TR2的Icmax≥ 24/Rg。

    图 5给 出 了 TLP250驱 动 IGBT时 ，1 200 V/200 A的 IGBT上电 流 的实验波形 （ 50 A/10 μ s） 。 可 以 看 出 ， 由于TLP250不具备过流保护功能 ，当 IGBT过流时， 通过控制信号关 断 IGBT， IGBT中 电 流 的 下 降 很 陡 ， 且 有 一 个 反 向 的 冲 击 。 这 将 会 产 生 很 大 的 di/dt和 开 关 损 耗 ， 而 且 对 控 制 电 路 的 过 流 保 护 功 能 要 求 很 高 。

   TLP250使 用 特 点 ：

    1）TLP250输 出 电 流 较 小 ， 对 较 大 功 率 IGBT实 施 驱 动 时 ， 需 要 外 加 功 率 放 大 电 路 。

    2） 由 于 流 过 IGBT的 电 流 是 通 过 其 它 电 路 检 测 来 完 成 的 ， 而 且 仅 仅 检 测 流 过 IGBT的 电 流 ， 这 就 有 可 能 对 于 IGBT的 使 用 效 率 产 生 一 定 的 影 响 ， 比 如 IGBT在 安 全 工 作 区 时 ， 有 时 出 现 的 提 前 保 护 等 。

    3） 要 求 控 制 电 路 和 检 测 电 路 对 于 电 流 信 号 的 响 应 要 快 ， 一 般 由 过 电 流 发 生 到 IGBT可 靠 关 断 应 在 10 μ s以 内 完 成 。

4） 当 过 电 流 发 生 时 ，TLP250得 到 控 制 器 发 出 的 关 断 信 号 ， 对 IGBT的 栅 极 施 加 一 负 电 压 ， 使 IGBT硬 关 断 。 这 种 主 电 路 的 dv/dt比 正 常 开 关 状 态 下 大 了 许 多 ， 造 成 了 施 加 于 IGBT两 端 的 电 压 升 高 很 多 ， 有 时 就 可 能 造 成 IGBT的 击 穿 。