绝缘栅双极型晶体管有源栅极前馈驱动电路设计研究

随着科学技术的不断发展,绝缘栅双极型晶体管的应用范围也在不断拓展延伸。然而,由于电子元器件反并联二极管及杂散电感等客观因素的存在,绝缘栅双极型晶体管在开关过程中的电流过冲、电压过冲以及开关损耗等问题尤为明显。为此,设计一种绝缘栅双极型晶体管有源栅极前馈驱动电路,实现对栅极电压的实时调控,有效降低绝缘栅双极型晶体管开关过程中的过冲电压、过冲电流等。

有源电力滤波器驱动保护电路的设计及仿真分析

本文根据有源电力滤波器的应用环境和运行特点,设计了IGBT驱动保护电路,并对保护效果展开了仿真验证。采用RCD吸收电路实现过电压保护,利用过电流检测与“软关断”方法实现过电流保护,运用散热片和温控开关实现过热保护。根据设计方案,使用Multisim 14.0仿真软件,分别进行了驱动电路正常工作仿真和瞬时过流故障仿真。结果表明,在正常工况下,输出驱动信号的仿真值与理论值十分接近;在发生瞬时过流故障时,经过1μs的延时后触发保护动作,在故障排除后电压缓慢恢复至正常电压,达到了驱动保护目的。

一种新型可调驱动电压的SiC/Si混合开关驱动电路

为提高碳化硅金属氧化物半导体场效应晶体管(silicon carbide metal oxide semiconductor filed effect transistor,SiC-MOSFET)与硅基绝缘栅极双极晶体管(silicon insulated gate bipolar transistor,Si-IGBT)并联混合开关(SiC/Si hybrid switch,SiC/Si HyS)的可靠性与适用性,该文提出一种可变驱动电压的SiC/Si HyS栅极驱动电路结构,采用一路脉冲宽度调制(pulse width modulation,PWM)控制信号和一个驱动芯片产生不同电压幅值的栅极控制信号,分别控制SiC/Si HyS中的SiC-MOSFET和Si-IGBT。相比于传统采用2个独立驱动电路的SiC/Si HyS驱动结构,该驱动电路大幅度降低SiC/Si HyS栅极驱动电路的复杂度,降低SiC-MOSFET关断过程中Si-IGBT误导通的可能性,提升混合开关的工作可靠性。该文首先分析所设计驱动电路工作原理,给出驱动电压调节方法;其次,建立耦合电容端电压纹波和系统启动时电容端电压暂态数学模型,通过仿真和实验验证模型准确性;搭建2 kW的SiC/Si混合开关Buck电路,验证该文所提混合开关驱动电路可行性,从SiC/Si HyS功率器件关断损耗、驱动电路功率损耗、成本以及体积4个方面分析所提驱动结构的优势。

高精度固态调制器绝缘栅双极晶体管驱动电路

加法器式固态调制器是一种使用绝缘栅双极晶体管(IGBT)控制储能电容放电来产生脉冲高压的装置,相比传输线型调制器,具有模块化、稳定性好、寿命长等优势。但IGBT的正常工作需要利用栅极驱动电路将控制信号进行放大才能实现,驱动电路的性能直接影响IGBT的开关特性,最终影响脉冲电压质量,尤其是驱动电路的导通抖动指标,这是影响脉冲电压精度的关键因素之一。根据加法器式固态调制器中IGBT的工作特性,以提高脉冲电压精度为目标,对驱动电路进行研究。分析了开关抖动对输出电压精度的影响,介绍了设计原理,研制了驱动电路板,并利用放电模块对其工作性能进行了实验测试。测试结果表明,该款驱动电路的导通抖动为300 ps,相比1 ns的商用驱动电路抖动压缩至1/3,在1 kV充电电压下,放电模块在0.5Ω的负载上放电,形成上升时间为500 ns、导通抖动峰、峰值在5 ns以下的脉冲电压,当发生退饱和故障时,驱动电路能够在4μs时间内关断IGBT,该款驱动电路满足高精度固态调制器的工作要求。

碳化硅MOSFET驱动电路的研究与设计

随着碳化硅功率器件技术的不断发展,碳化硅功率器件发展优势明显,将逐步成为未来主流功率半导体器件。多家公司推出了多款碳化硅MOSFET,但是对于高压应用的碳化硅MOSFET驱动产品还处于半空白状态。文章针对A公司FF11MR12W1M1B11型碳化硅模块的驱动进行了研究与设计,在满足碳化硅驱动电流的基础上,增加了有源钳位保护、退饱和保护、故障信号反馈功能。有源钳位保护电路中具有动态有源钳位设计,在MOSFET关断时,降低嵌位电压来快速保护MOSFET,静态时抬高嵌位电压防止误动作。退饱和保护电路检测到故障后可迅速关闭驱动,并将故障信号进行反馈。通过双脉冲测试,验证了文中设计的驱动板功能,对FF11MR12W1M1B11型碳化硅模块在后续项目中的应用具有重要意义。

电容隔离式栅极驱动电路设计

针对功率半导体器件不断提升的开关频率和工作电压等级使得传统的栅极驱动电路面临着传输延时长、共模瞬态抑制能力(CMTI)不高等一系列缺点,设计了一种电容隔离式的栅极驱动电路,该驱动电路分为低压侧发射端和高压侧接收端2个部分。提出了一种预放大器结构可增强栅极驱动电路的抗噪声能力;也提出了一种改进型包络解调结构可有效降低信号解调的脉冲宽度失真。后仿真结果表明:此栅极驱动电路的CMTI能力高达100 kV/μs,信号典型传输延时为77 ns,脉冲宽度失真为2 ns。

前沿技术 如何优化隔离栅级驱动电路?标准栅极驱动光电耦合器如何工作?

栅极驱动光电耦合器FOD31xx系列的功能是用作电源缓冲器,来控制功率MOSFET或IGBT的栅极。它为MOSFET或IGBT的栅极输入供应所需的峰值充电电流,来打开器件。该目标通过向功率半导体的栅极提供正压(V_(OH))来实现。若要关闭MOSFET或IGBT,需拉起驱动器件的栅极至0电压(V_(OL))或更低。

彩色有源OLED显示屏上像素仿真及外围驱动电路设计

有机发光二极管(O rgan ic L ight Em itting D iode,OLED)由于高对比度、高亮度、超薄、低功耗、宽视野、快响应速度等特性,日益引起人们的兴趣。通过对部分周边驱动电路集成于衬底的2英寸(5.08 cm,64×3×80)有源矩阵显示屏(Active M atrix OLED,AMOLED)上像素驱动电路的仿真,确定彩色OLED显示屏维持白平衡时R、G、B三种OLED所需的驱动电压、电流等工作参数。OLED的发光亮度和电压并不是线性关系,为了维持显示屏的色彩均衡性,对图像数据编码进行校正,保证了灰阶电压与发光亮度呈线性变化。从BMP格式的文件中提取出图像数据部分,进行数据变换,生成符合INTEL HEX文件格式并且满足D/A输出要求的数据文件,刻录到E2PROM中,完成外围驱动电路所需要的图像数据准备。AMOLED显示屏采用逐行扫描的显示方式,因此外围驱动电路的目的是要在行、列扫描有效的同时,为每个像素送入相应的灰阶数据。现在,OLED专用驱动芯片比较少见,而液晶驱动芯片具有集成度高,电压输出范围大等优点,尤其是其内部集成了数据移位寄存器、数据锁存器、D/A转换器等电路,所以设计了基于FPGA和TFT-LCD液晶驱动芯片的外围驱动电路,实现了AMOLED显示屏的彩色图像显示。

一种改进SiC MOSFET开关性能的有源驱动电路

与硅金属氧化物半导体场效应管(silicon metal oxide semiconductor field effect transistor,SiMOSFET)相比,碳化硅(silicon carbide,SiC) MOSFET具有更高的击穿电压,更低的导通电阻,更快的开关速度和更高的工作温度,正被广泛应用于光伏逆变器、电动汽车和风力发电等领域,但是SiC MOSFET的高开关速度会导致器件开关过程中发生电流、电压过冲和振荡,不仅会增加器件的开关损耗,甚至会导致器件损坏。文中首先对SiC MOSFET的开关过程进行详细分析,得出器件开关过程中电流、电压过冲和振荡的产生机理,然后根据影响电流、电压过冲和振荡的关键因数,设计一款有源驱动电路。该电路能够在器件开关的特定阶段内同时增加驱动电阻阻值和减小栅极电流,从而抑制器件开关过程中的电流、电压过冲和振荡。实验结果表明,与传统驱动电路相比,所设计的有源驱动电路能够在不同驱动电阻、负载电流和SiC MOSFET条件下,均有效抑制器件的电流、电压过冲和振荡。

有源OLED两管TFT像素驱动电路的仿真研究

利用AIM Spice对有源OLED显示器的两管TFT像素驱动电路进行了仿真分析 ,结果表明合理选择电路参数 ,能够保证OLED显示器的亮度要求 ,并在一帧时间里保持恒流 ,改变数据电压能够调整OLED显示器的灰度级 ;给出了电路中各类参数变化对电路性能的影响 ;在此基础上 ,得到了两管TFT像素驱动电路各参数的选择参考值。为OLED显示器像素驱动电路结构的设计、参数选取。

几种IGBT与功率MOSFET栅极驱动电路的比较与应用

介绍了两种IGBT和功率MOSFET栅极驱动电路模块及一种经济实用的驱动电路.

基于开关瞬态反馈的SiC MOSFET有源驱动电路

受内部寄生参数与结电容的影响,碳化硅(SiC)功率器件在高速开关过程中存在极大的电流电压过冲与高频开关振荡,严重影响了SiC基变换器的运行可靠性。因此,该文首先对SiC MOSFET开关特性进行深入分析,揭示栅极电流与电流电压过冲的数学关系;然后提出一种变栅极电流的新型有源驱动电路;通过对SiC MOSFET开关瞬态的漏极电流变化率dI_(d)/dt、漏-源极电压变换率dV_(ds)/dt以及栅极电压V_(gs)的直接检测与反馈,在开关过程的电流和电压上升阶段对栅极电流进行主动调节,抑制电流电压过冲与振荡;最后在多个工况下对本文所提方案进行实验验证。结果表明,与常规驱动方案相比,该文方法减小了30%~50%的电流电压过冲,有效抑制振荡与电磁干扰,提高了SiC MOSFET变换器的运行可靠性。

一种有源有机发光显示屏(AM-OLED)驱动电路的设计

介绍一种有源有机发光显示屏(AM OLED)的驱动电路的设计方法。像素驱动电路采用常用的两管电路结构,依据此像素驱动电路,提出一种利用多晶硅TFT将部分外围驱动电路集成于衬底的设计方法和电路结构。采用互补的多晶硅TFT管设计屏上移位寄存器,传输门等模块,将部分外围驱动电路集成于OLED显示屏的衬底上,极大地减小了数据信号线的数目,降低了屏内信号线布线和屏外驱动电路的复杂程度。进一步讨论了利用复杂可编程逻辑器件(CPLD)设计驱动AM OLED显示屏专用集成芯片的设计方案。

用于宽输入Buck变换器的高速栅驱动电路

设计了一种混合型的栅极驱动电路,用于宽范围电压输入Buck变换器的高低侧功率管驱动。将闭环的线性稳压器与短脉冲电流源结合,在有效缩短功率管栅极充电时间的同时确保了驱动电压精度。根据典型应用的仿真结果,该结构电路在整个输入电压范围内将功率管开启速度提升了至少41%,提升了电路的最大工作频率。

一种新的有源硅基OLED象素驱动电路(英文)

提出了一种新的有源硅基有机发光二极管(OLED-on-Silicon)象素驱动电路.该电路解决了具有特定象素大小的OLED的极小象素电流(小于1μA)与传统MOS器件大的饱和驱动电流之间的不匹配问题.利用Synopsys公司的仿真软件H-spice,对该电路和传统的两管象素驱动电路进行了模拟,结果表明该电路作为OLED-on-Silicon的象素驱动更容易实现多级灰度.

一种新型的混合有源滤波器智能集成驱动电路

提出一种用于混合有源滤波器的智能集成驱动电路。该驱动电路由瑞士SCALE集成驱动器件2SD315A构成,集驱动、保护、隔离功能为一体,功能强大、设计简单、稳定可靠,是一种很有应用前景的电力电子驱动电路。实验结果表明,混合有源滤波器采用智能集成驱动电路对整个滤波装置的滤波性能及安全稳定运行起到了重要的作用。

大功率有源电力滤波器驱动电路的设计

有源电力滤波器的主电路为由IGBT构成的逆变器结构,尤其是对大功率的有源电力滤波器,其主电路IGBT的可靠驱动以及故障检测是保证有源电力滤波器稳定运行的关键所在。因此针对100 k V·A的有源电力滤波器驱动电路进行设计,光纤接口电路实现了强弱电之间的隔离;并以2SD315AI作为核心驱动模块,据此设计了相关的外围电路,并针对驱动的关键问题进行了探讨分析,成功设计了驱动电路。经实际测试,对IGBT驱动特性良好,应用于有源电力滤波器,实现了对谐波电流的补偿。

一种WXGA液晶显示器的非晶硅栅极驱动电路

介绍了一种采用非晶硅薄膜晶体管制作的14.1英寸WXGA(1280×RGB×800)液晶显示器栅极驱动电路.该栅极驱动电路的主要特点是电路中所有的薄膜晶体管器件均不会长期工作在直流偏置电压下.这种电路结构设计能够极大地减小非晶硅薄膜晶体管的阈值电压漂移,从而保证该栅极驱动电路能够长期可靠地工作.实验结果表明:非晶硅薄膜晶体管制作的栅极驱动电路能够正常地工作,并能够应用于TFT-LCD中.

有源OLED全p-TFT屏上驱动电路设计

为了提高显示屏的成品率,降低成本,提出了一种由全p沟道TFT构成的屏上驱动电路。基础电路部分包括反相器和移位寄存器,屏上驱动电路主要是行驱动电路和列驱动电路。行驱动电路和列驱动电路基本上都是由反相器和移位寄存器构成,全部采用p-TFT来构成驱动电路。该驱动电路工作正常,能够实现CMOS驱动电路的功能,驱动OLED器件正常发光。通过仿真验证和理论分析表明该驱动电路不仅性能稳定而且成本低、成品率高、外接引线少及外围驱动电路复杂性低。

大功率IGBT栅极驱动电路的研究

在大功率IGBT应用系统中,脉冲变压器隔离的栅极驱动电路由于能得到相对较高的隔离电压,可实现较高开关频率等优点,被广泛应用。在高压大电流IGBT特性分析的基础上,从实践出发对IGBT驱动电路的影响因素做了深入的研究,并探讨了IGBT栅极驱动电路设计注意的几个问题。对很有实际应用价值的脉冲变压器隔离的IGBT栅极驱动电路及其相应芯片进行了分析研究。由此可以更深刻地理解IGBT的驱动电路及其影响因素,这对正确使用IGBT器件及其驱动电路的设计有一定的实用价值。