新型绝缘栅双极晶体管IGBT驱动芯片MC33153

文章摘要：IGBT（Isolate Gate Bipolar Transistor）是MOSFET与双极晶体管的复合器件。它既有MOSFET易驱动的特点，又具有功率晶体管工作电压高、电流容量大等优点。其频率特性介于MOSFET与功率晶体管之间，可正常工作于几kHz～几十kHz频率范围内，故在较高频率的大、中功率应用中占据了主导地位[1~2]。对于IGBT 电压型功率器件，目前有多种带保护和隔离的集成驱动芯片，如IR2110、EXB841、M57962 等，它们具有隔离驱动、电路参数一致性好、运行稳定的优点[2]。这些混合IC具有各自的特点，应用于不同的场合，也有一定的局限性：1）IR2110具有自举能力

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　　IGBT（Isolate Gate Bipolar Transistor）是MOSFET与双极晶体管的复合器件。它既有MOSFET易驱动的特点，又具有功率晶体管工作电压高、电流容量大等优点。其频率特性介于MOSFET与功率晶体管之间，可正常工作于几kHz～几十kHz频率范围内，故在较高频率的大、中功率应用中占据了主导地位[1~2]。

　　对于IGBT 电压型功率器件，目前有多种带保护和隔离的集成驱动芯片，如IR2110、EXB841、M57962 等，它们具有隔离驱动、电路参数一致性好、运行稳定的优点[2]。这些混合IC具有各自的特点，应用于不同的场合，也有一定的局限性：

　　1）IR2110具有自举能力，可以在驱动桥式电路时使用一组电源，但芯片与主电路的高压直接相连，安全性较差[3]；

　　2）EXB841集成度较高，但针对不同开关频率的保护调节不方便[4]；
　
　　3）M57962 驱动能力大，适用于大功率单管IGBT，但与EXB841一样不能调节退饱和保护时间，并且动作速度太慢。

　　MC33153 是一款应用于中大功率的单个IGBT驱动芯片[1]，具有电流保护、器件退饱和保护以及欠压保护功能，同时芯片可以灵活地设定退饱和保护的动作时间。在中大功率场合，MC33153的应用具有越来越广阔的前景。

　　1 MC33153的结构

　　MC33153芯片内部结构框图。其主要包括逻辑输入、过流保护、短路保护、退饱和保护、欠电压保护及推挽输出等部分。

　　芯片的供电较为灵活，既可以采用单电源供电，又可以采用正负电源供电，如果要在单电源的条件下实现IGBT的负电压可靠关断，可以在外围设计分压电路，最后得到VCC(+14.9V)，GND（0V），VE（E -5.1V）。于是驱动电路输出的电平为"1"———+14.9V；"0"———5.1V，保证了IGBT的可靠关断。

　　MC33153的响应时间在同类产品之中较快，开通延时时间tPLH（信号自Input 传输到Output 的延时）和关断延时时间tPHL较其余各类集成驱动芯片一定有的优势。

　　芯片的逻辑输入部分采用施特密触发电路，滞环宽度大于0.5V，大大提高电路的抗干扰能力。并且输入逻辑与TTL/CMOS电平兼容，方便了电路设计。

　　对IGBT 的过流，芯片有两种检测方式，内部通过不同的模块实现。一是过流保护，直接检测流过IGBT的射极电流，这样动作时间最快，不需要IGBT承受大的短路容量，但这种方式只适合于带电流检测输出的IGBT，有很大的局限性；另一种是退饱和保护，利用IGBT导通时工作在饱和区，集电极与射极上电压VCE很小，当IGBT 发生过流时，器件退出饱和区，VCE迅速上升，超过芯片内部阈值，保护得以动作。这两种保护一般只选用其中一种，为使保护正常输出，不使用的保护必须拉为高电平（对脚1），或是通过电容接地（对脚8）。

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