【摘 要】
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因为IGBT兼具MOSFET压控门级驱动特性和双极型晶体管的大电流、低导通压降特性而被广泛应用于中高功率、中低频率变流器中。为了提供低压控制信号端和功率端的电气隔离以及保
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因为IGBT兼具MOSFET压控门级驱动特性和双极型晶体管的大电流、低导通压降特性而被广泛应用于中高功率、中低频率变流器中。为了提供低压控制信号端和功率端的电气隔离以及保证IGBT工作过程中所需的电流、电压,低成本、高可靠性的门级驱动电路就十分重要。基于与公司合作的智能功率模块项目,本文设计了一种基于华润上华高压BCD工艺的双通道半桥驱动芯片,该芯片可靠性高、电流输出能力强、工作频率高。根据实际应用需求以及IGBT安全工作对驱动电路参数的要求,本文设计的驱动芯片参数指标为:输入接口兼容3.3V/5V CMOS/TTL信号;输出驱动电压幅值为15V;输出驱动电流为±1A;正常工作电压范围为13.5~16.5V;工作温度为-40~125℃;最高工作频率为100kHz;芯片采用15V单电源供电;高低通道信号传输时间差小于50ns。同时芯片内部集成了高低通道电源欠压保护电路、短路保护电路、过温保护电路以及错误逻辑控制电路,这些保护电路可有效保证电路在使用中的安全。本文首先根据IGBT的工作特性和实际应用需求确定了芯片的参数指标,介绍了驱动芯片的整体结构和工作原理。然后重点对驱动芯片中部分子电路包括电压基准源电路、输入接口电路、欠压保护电路、高压电平位移电路、低端延时电路进行了详细的分析和设计,并运用Hspice仿真软件对各子电路进行参数仿真和功能仿真。在验证了各子电路满足指标要求后,搭建了芯片整体仿真环境,验证了瞬态功能、自举电路功能、保护功能的正确性和芯片参数的准确性。
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