IGBT驱动专用电源QA04.pdf

IGBT 驱动专用电源QA04 的应用 摘要：本文简要介绍了IGBT 驱动专用电源的一些共性要求，QA04 的产品特点、基本原理以 及其在电动汽车驱动系统、在线式不间断电源上的典型应用。 关键字：电动汽车IGBT 驱动专用电源 QA04 在线式不间断电源（UPS） 一、引言 随着中国在新能源和传统能源设备的升级改造上的大量投资以及 IGBT 身具有的高输 入阻抗、低导通压降、开关频率高、工作电流大等优点，IGBT 得到了广泛应用。然而市面 上的IGBT 驱动器如MORNSUN 的QC962、三菱的M57962L 和惠普的H316J 等本身并不自带电 源，而如果采用常规电源产品来给IGBT 驱动供电时，往往会发现IGBT 驱动和IGBT 容易损 坏，或者驱动信号紊乱而导致驱动系统的工作异常，究其原因就是IGBT 系统复杂的工作环 境中存在的各种干扰信号，通过电源初次级线圈的寄生电容传递到初级端导致电源的工作异 常，从而导致整个驱动系统的工作异常。要解决这类问题，我们需要选取一款IGBT 驱动专 用电源，它必须具有如下条件： 1.提供标准的正反向驱动电压，保证有效开通和关断IGBT； 2.具有很强的输入输出隔离能力亦即隔离电容 常小，能有效隔离各种干扰信号； 3.要能带大容性负载，保证有足够的输出功率或瞬间电流输出能力; 4.宽输入电压范围内电源不失效并具有输出短路保护等功能； 而QA04 正是这样一款为IGBT 驱动系统设计的专用电源模块，目前已经在电动汽车驱动、 通用变频器、不间断电源（UPS）、电焊机、交流伺服驱动系统、电梯控制系统等IGBT 驱动 系统上得到了广泛应用。 二、QA04 的介绍 QA04 是专为需要两组隔离电源的IGBT 驱动器而设计的DC－DC 模块电源，可以比常规电 源产品带更大容性负载并且具有更小的隔离电容和更高的隔离电压。其内部采用了两路独立 输出后共接模式提供正负电压，可以更好的为IGBT 的开通与关断提供能量。同时具有输出 短路保护及自恢复能力，且针对IGBT 应用需求在产品进入短路保护后产品不完全关闭保持 对外接电容一定的充电能力不使驱动器失控从而有效保护 IGBT。比常规模块具有更宽的工 作温度范围更加适合汽车工作环境的应用。 产品特点： ● 输入：9～15VDC ● 输出：+15V,-8V ● 效率80% ● 小体积模块化SIP 封装 ● 宽工作温度范围: -40℃～+105℃ ● 输出短路保护 ● 高隔离电压3000VAC ● 可空载使用 ● 符合RoHS 指令 图一 QA04 实物图 三、QA04 的原理及功能介绍 QA04 主要由以下几部分组成：驱动电路、斩波电路、短路检测和控制电路、变压器、 整流滤波电路等。其结构框图如图二所 。 电路采用磁电隔离方案，采用金升阳特有的工艺技术使产品具有高达3000VAC 的隔离电 压以及低达 10pF 的隔离电容，特有的短路检测和控制电路 （专利技术）使产品具有输出短 路保护功能，且使产品在较宽范围 （9～15VDC）输入时仍然能够正常工作，保证后端 IGBT 不至于因为IGBT 驱动器失控而烧坏。 对于IGBT 控制系统而言，关键之一是保证核心器件IGBT 不会损坏。因为IGBT 作为大 功率电路的控制器件，不仅价格昂贵，一旦损坏还会导致大功率电路短路并容易引发其他危 险。对于IGBT 驱动器而言，要保证IGBT 不损坏，不仅要有过流过压等保护功能，还要保证 IGBT 在任何情况下都能被可靠控制。因为IGBT 一旦失控，往往意味着高内阻导通，这时流 过的电流很容易损坏IGBT。要保证驱动器能够可靠控制IGBT，就必须保证驱动器在任何情 况下不断电。即使在短路的情况下依然能够给驱动器较大的供电电流以保证在短路电阻上形 成一定的压降，使得驱动器的低压保护电路能够正常工作。QA04 正是基于这一理念设计的。 QA04 内置了短路检测和控制电路，可以保证在电源输出短路时限制电源的输入功率，但又 能够提供较大的输出电流。这使得QA04 不仅有很强的容性负载能力，还能够在输出短路时 依然持续供电并形成一定的压降，使驱动器工作于低压保护状态，为IGTB 控制系统故障停 机赢得时间。 其基本原理是：输入电源首先经过驱动电路和斩波