【3月2周】英飞凌 —— 一文弄懂IGBT驱动

qq_56995894 2022-03-13 22:13:26

【3月2周】英飞凌 —— 一文弄懂IGBT驱动

 

 

我们都知道,电机驱动是IGBT的主要应用领域之一。有的同学可能会有这样的困惑:

 

“IGBT本来就是驱动电机的,为什么它自己还需要一个驱动?IGBT驱动到底是做什么的?”

 

这个问题说来简单,就像《极简电力电子学》中所说:“IGBT本质上就是一个电子开关,就好比你家里墙上的开关,按一下,开关闭合,电灯亮起;再按一下,电灯熄灭。

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当然,操作IGBT,不再是手,而是电子脉冲。高电平来临时,器件开通;低电平来临时,器件就关断。手动操作开关,可能一秒钟一两次,而我们的电子开关,一秒钟可以开关上万次,几十万次。

 

那么这时候问题来了:控制IGBT电子脉冲从哪儿来?

 

有的同学要举手了:我知道我知道!控制脉冲可以从MCU来!

 

非常棒!你都会抢答了!

 

MCU就像我们的大脑,它控制我们身体的一举一动。但它发出的神经元信号非常微弱,根本无法按动开关。所以大脑需要把这个信号传送给手,由手部肌肉运动来产生一定的力量,摁下开关。IGBT的驱动就是控制IGBT的、灵巧又有力量的“手”。

 

那么,信号从MCU到IGBT驱动芯片,中间都经历了什么?

 

MCU的输出电流是mA级别,而IGBT需要的驱动电流可能达到几安培。IGBT驱动要完成的首要任务,就是作为一个放大器,放大电流。

 

首先 MCU的输出电流是mA级别,而IGBT需要的驱动电流可能达到几安培。IGBT驱动要完成的首要任务,就是作为一个放大器,放大电流。

 

其次 MCU输出电平一般是3.3V,而IGBT一般的驱动电压要达到15V。IGBT驱动需要把3.3V信号转成15V信号。而且这个15V,不是一般的15V。IGBT一般工作在桥式电路中。桥式电路会承受母线电压。当电路不开关时,桥式电路的中点会承受一半的母线电压;在上管开通时,中点电位与母线电压相同。

这时上管IGBT驱动的工作,就是要在几百伏或上千伏的母线电压基础之上,再生成一个15V的电压信号来。好比说MCU提供了一棵长在地上的小树苗,IGBT驱动的工作不光是要把小树苗变成大树,还要把它移植到高山上去。听起来是不是很厉害!

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最后 MCU 在低压侧,其供电电压一般为5V。IGBT在高压侧,母线电压可达几千伏。因为低压侧会有人机接口,所以绝对不能让高压侧高电压流窜到低压侧,给人体造成伤害!有的时候,IGBT驱动需要有一定的电气隔离能力,作为低压侧和高压侧之间的屏障,防止副边高压对原边操作的人体造成伤害。如果IGBT驱动不具有绝缘能力的话,绝缘屏障就要加在MCU与人机接口之间。

 

能完成以上功能的驱动,我们称之为紧凑型驱动。比如英飞凌1ED  X3 compact系列:

 

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在有些应用场景下,驱动要提供丰富的保护功能。首先,驱动器要长出一双“眼睛”(故障检测),观察“电灯”(负载)或者“开关”(IGBT)运行是否正常。如果负载有异常,故障检测立刻发送信号给“大脑”MCU,MCU发指令给IGBT驱动,IGBT驱动关闭功率器件,避免炸机。我们把具有保护功能的IGBT驱动IC称为增强型驱动。IGBT驱动的保护功能包括欠压关断、短路保护、过压保护、过温保护、米勒钳位、软关断等。

 

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这一类驱动,我们称之为增强型驱动芯片,代表产品有唯样商城代理品牌英飞凌1ED34x1MC12M:

 

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英飞凌提供完整的功率器件+驱动芯片解决方案。唯样商城代理品牌英飞凌驱动芯片技术有两类:非隔离型和隔离型。非隔离型的驱动,使用的是level-shift电平转移技术,顾名思义,它能把平地上的“小树苗”移植到高山上去,但不具有绝缘能力。其中,SOI是一种特别的level-shift技术,它在绝缘的二氧化硅层上制作晶体管,杜绝了漏电流的产生,从而使驱动芯片具有很强的抗负压能力。

 

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隔离型的驱动,既能完成电平转换,也具有原副边电气隔离的能力。市面上常见的隔离技术有光隔离,磁隔离,容性隔离。英飞凌隔离型驱动采用的是磁隔离技术,它使用两个线圈分别作为原边和副边的信号接收器,二氧化硅作为中间的绝缘层,又叫做无磁芯变压器技术。

 

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说到这里,不知道大家有没有发现一个有趣的现象,整个电力系统就像是一个层层放大的套娃:MCU发出的mA级微弱信号,经IGBT驱动芯片放大到几安培,驱动芯片后面可能还有一个booster电路将驱动电流放大到十几安培,这个电流再经过IGBT,可以放大到几百安甚至几千安的,从而举起矿石,升起电梯,驱动高铁。IGBT驱动是整个系统中至关重要的一环。

 

刚刚接触IGBT驱动芯片的小伙伴,面对琳琅满目的IC型号难免眼花缭乱。其实选择合适的IGBT驱动芯片非常简单,英飞凌有在线的驱动IC选择工具,只需要输入系统的电压、电流、绝缘等级等简单信息,工具就会推送合适的产品了。

 

 

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在Windows 10或Windows 11操作系统中,用户经常会遇到共享打印机时出现的一系列错误代码,这些错误代码可能会阻碍打印机共享功能的正常使用。常见的错误代码包括0x00000057、0x00000709和0x0000011b,这些代码通常指出了不同的问题,比如权限不足、服务未运行或配置错误等。除此之外,还有一些故障提示如“连接失败”或“内存不足”,这些都可能影响到打印机共享的稳定性。 要解决这些故障,首先要确保打印机已经正确地连接到网络,并且在需要共享的电脑上进行了设置。确保打印机驱动程序是最新的,并且在共享设置中没有错误配置。对于权限问题,需要检查网络上的用户账户是否具有足够的权限来访问共享打印机。同时,也要确保打印机服务正在运行,特别是“Print Spooler”服务,因为这是打印机共享服务的核心组件。 在某些情况下,问题可能与操作系统的更新有关,如升级到最新版的Windows 10或Windows 11后可能出现的兼容性问题。这时,可能需要查看微软的官方支持文档来获取特定的解决方案或更新。 对于错误代码0x00000057,这通常是由于没有足够的权限来访问网络打印机或其共享资源,解决方法是确保网络打印机的权限设置正确,包括在组策略中设置相应的访问权限。而0x00000709错误可能是由于打印机驱动问题或打印机端口配置错误,可以尝试重新安装或更新打印机驱动来解决。至于0x0000011b错误,这往往是因为打印机队列服务的问题,检查并重启“Print Spooler”服务通常是解决这类问题的常见手段。 至于“连接失败”或“内存不足”这类故障,通常与客户端和打印机之间的网络连接以及打印机本地资源的使用情况有关。检查网络连接,确保打印机所在的网络段没有故障或中断。同时,如果打印机的打印队列长时间得不到处理,可能会导致内存不足的情况,这时可能需要清理打印队列或增加打印机的内存配置。 为了帮助用户更快速地解决这些问题,市面上出现了各种打印机共享错误修复工具。这些工具往往通过预设的修复程序来自动检测和修正打印机共享中常见的问题。它们可以快速检查打印机驱动、网络连接以及共享设置,并且能够提供一键修复功能,大幅减少了用户自行排查和解决问题的难度。 然而,在使用这些修复工具之前,用户应确保这些工具的来源是安全可靠的,避免因使用不当的修复工具而引发其他系统安全或隐私问题。用户可以到官方平台或者信誉良好的软件提供商处下载这些工具。通过细心检查打印机的共享设置,及时更新驱动程序和服务,以及合理使用修复工具,大多数共享打印机的问题都可以得到有效的解决。

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