2024年3月25日发(作者：)

电于兀件及应用　

ｄｏｉ：１０．３９６９（ｉ．ｉｓｓｎ．１５６３－４７９５．２０１２．０３．００２　

谈英飞凌１ＥＤ０２０１１２在ＩＧＢＴ　

驱动电路中的应用　

励国旦　

（宁波韵升股份有限公司）　

摘　要：介绍英飞凌磁隔离驱动芯片１ＥＤ０２０１１２的基本组成及主要特性；详细描述了　

１ＥＤ０２０１１２在ＩＧＢＴ￣动电路中的工作过程及其设计要点，并指出ＩＧＢＴ￣动电路设计过程中需　

要注意的问题及解决方法。　

关键词：１ＥＤ０２０１１２；磁隔离；ＩＧＢＴ￣动　

随着科学技术的发展，ＩＧＢＴ（绝缘栅双极性晶　ＭＯＳＦＥＴ。１ＥＤ０２０１１２内部结构如图１所示。从该图　

可知，１ＥＤ０２０１１２内部由无磁芯变压器隔离成两部　

分，保证高低压间完全隔离。　

１．２低压锁定ｆＵＶＬＯ１功能　

为了确保ＩＧＢＴ可靠的开通与关断．１ＥＤ０２０１１２　

对供电电压进行监测，当ＶＣＣ１的电压低于门限电　

压ＶＵＬＯＬ１的值或者ＶＣＣ２低于ＶＵＬＯＬ２的值．芯片　

体管１做为现代电力电子技术发展的产物，在电力　

电子领域得到了广泛的应用。数字电源、电焊机、　

电池动力汽车、变频器、伺服驱动器等一些产品中　

都用到ＩＧＢＴ。而ＩＧＢＴ做为这些产品核心的部件，　

其驱动电路是否可靠安全关系到整个产品的品质。　

驱动电路的作用就是将ｃｐｕ传来的信号转换成具有　

足够功率的驱动信号，保证ＩＧＢＴ可靠的开通与关断。　

１ＥＤ０２０１１２应用无磁芯变压器技术，是一个具　

有２Ａ驱动能力的专门为ＩＧＢＴ设计的驱动芯片。它　

集成了很多功能，如检测欠压锁定、工作电平状　

态检测、看门狗、硬关断、差分输入、轨对轨输　

会自动停止输出，此时芯片处于锁定状态，不管　

输入的信号是高还是低都不会影响输出状态。这　

种锁定状态在ＶＣＣ１和ＶＣＣ２在电压升至ＶＵＬＯＨ１和　

ＶＵＬＯＨ２时才解除锁定。芯片供电电压是否正常，　

可以通过芯片ＲＥＡＤＹ￣Ｉ脚的状态来显示。　

１．３看门狗功能　

出、隔离的集电极开路故障反馈、有源米勒箝位、　

过流箝位等功能。本文从应用者的角度介绍了　

１ＥＤ０２０１１２的基本原理和功能特性，并利用该芯片　

１ＥＤ０２０１１２芯片在正常工作的时候．会通过看　

设计了用于ＩＧＢＴ驱动及保护电路。　

门狗实时监测内部信号，判断信号传输是否正确。　

如果信号传输出现问题，芯片将封锁输出端口并　

且由ＲＥＡＤＹ￣Ｉ脚输出低电平以报告错误。　

１．４输入与输出　

１　１ＥＤ０２０１１２的内部特性　

１．１磁隔离技术　

１ＥＤＣ２０１１２￣仅可以驱动ＩＧＢＴ，而且可以驱动　

收稿日期：２０１ｌ－０９—２６　

１ＥＤ０２０１１２的输入模式可分两种，一种为正向　

输入即高电平有效，这时需要把１１脚（ＩＮ一）接低　

《《《电于兀件及应用　

Ｍ（　ｍ　一、、　一　（　

图１　１ＥＤ０２０Ｉ１２内部框图　

电平。另一种为反向输入即低电平有效，这时需　

２．２米勒箝位功能　

要把第１０脚ｆＩＮ＋）接高电平。在电平信号输入的　

时候，１ＥＤ０２０１１２会有一最小脉冲宽度限制，这样　

首先介绍一下米勒效应的原理如图２所示。　

ＩＧＢＴ的结构决定了在ＩＧＢＴ的ＣＧ间和ＧＥ间都存在一　

电容，虽然电容容量很小，但是如果在一个半桥　

结构中打开下端ＩＧＢＴ时会引起上端ＩＧＢＴ￣极管　

会消除一些高频脉冲干扰，起到滤波的作用。输　

入部分可直接与ＤＳＰ的１０引脚（ＣＭＯＳ结构１接口，　

方便用户进行接口设计。　

１ＥＤ０２０１１２的输出采用推挽方式。内部采用的　

器件为ＭＯＳＦＥＴ。ＭＯＳＦＥＴ管压降很低，所以最大　

电流输出的时候器件功耗也会很低，这样提高了　

ｄＭｃＢ，　的变化，因为ＩＧＢＴ的ＣＧ之间存在一电容　

ＣＣＧ，那么此时会产生一电流　＝ＣｃＧ—ｄＶ　ｃＥ。　

器件应用的可靠性。　

‘　

２　１ＥＤ０２０１１２的外部保护特性　

２一　～　一　２一　一　ｒ　一　一　～２　

图２　ｍｉｌｌｅｒ效应　

２．１过流保护　

ＩＧＢＴ在ＣＥ间流过的电流的大小可以说与ＣＥ间　

的电压成正比，利用ＩＧＢＴ这一特性。在器件上设　

计了ＤＥＳＡＴ￣ｆ脚，它可以检测ＣＥ间的电压，当它　

超过９Ｖ的时候，就关闭驱动输出，这样保证ＩＧＢＴ　

不至于过热而烧坏。为了不引起误保护，器件还　

设计了一消隐时间电路，它是利用器件内部高精　

电流　ｃＧ通过Ｍｉｌｌｅｒ电容ＣｃＧ、电阻（ＲＩ　，ＲＧｏＮ、　

Ｒ　、ＣｃＥ，当Ｃ　上的电压超过ＩＧＢＴ的开通电压那　

么就会引起ＩＧＢＴ导通。这样就引起了上下管同时　

导通的极端恶劣情况．当ＩＧＢＴ结温超过额定温度　

时就会损坏ＩＧＢＴ。　

度恒流源与外部电容来做的，根据手册介绍，外　

部电容可以选择ｌｎＦ，如果ＤＥＳＡＴ￣Ｉ脚检测到电压　

本器件为了消除米勒效应．特别设计了米勒　

箝位电路，它通过ＣＬＡＭＰ引脚实时监￣ｔ］ＩＧＢＴＩ＇ｑ极　

电压，当ＧＥ间的电压超过２Ｖ时，器件就会自动打　

超过９Ｖ，那么在１５０ｎｓ内会封锁驱动输出，在　

２．２５ｕｓ内会输出一报警信号。　

电丁７１２ＩＴ及　／ｔｔ　

表１各种测试方法的电感器值　

测试方法　

电感值　

交流测试法　直流测试法　

７．１ｍＨ　３．５ｍＨ　

本方法　

４．１ｍＨ　

Ｉ　

｝　

Ｉ　

．．．

．＿Ｊ　

：ｌ　

Ｉ

本　Ｒ　

１　０ｍｓ／ｄｉｖ　

图７负载电压仿真波形　

直流电感器的真实值，为定量评估独立电力系统　

的动态、静态特性提供了技术条件。　

参考文献　

【１］　伍家驹，况清龙等．两ｔ￣ｔ．ＬＣ直流滤波器的四维可视化设　

『Ｊ］．电力电子技术，２０１０年第ｌ期．　

［２】　陈荣．滤波电感器测量方法改进［Ｊ］．电工电能新技术，　

１９９３．０４．　

【３］　张荣．标准电感器示值的测量不确定度评定．工业计　

１０ｍｓ／ｄｉｖ　

量．２００２年第５期．　

图６负载电压实验波形　

ｆ４】　《电气工程师手册》第二版编辑委员会编辑．《电气工程　

师手册》【Ｍ】．北京，机械工业出版社，２０００．　

作者简介　

刘旭光（１９８６一）男，江苏徐州人，硕士，研究方向为电力电　

由参数之间的关系，可以得出该滤波电感器　

在单相整流当中的值接近４．１　ｍＨ，与本方法测算得　

的直流电感器值相吻合。　

３　结束语　

本文对工作在直流下的滤波电感测试提供了　

一

子。　

伍家驹（１９５１一）男，江西南昌人，博士，教授，研究方向为　

电力电子。　

种切实可行的方法。该方法能比较准确的测算　

（上接第１１页）　

③门极配线和ＩＧＢＴ的主电路配线要尽量远离，　

布局时两者要正交，使相互问不受感应。　

用示波器确定电源电压的变动范围在±１０％以内。　

另在ＩＧＢＴ的Ｇ—Ｅ间安装１６Ｖ的双向的瞬态电压抑制　

④不要和其他相的门极配线绑扎在一起。　

器以防止各种原因引起的ＧＥ间电压过高。　

⑤Ｇ—Ｅ间加一电阻ＲＧＥ。）ＪｌＩＲＥＧｌｆ￣有效增￣ＪＩ］ＩＧＢＴ　

驱动的可靠性，尺ＧＥ能使门极电位保持在设定状态，　

阻止门极充电。Ｒ　推荐电阻１０Ｋ。　

４结束语　

利用１ＥＤ０２０１１２为主器件做ＩＧＢＴ驱动电路，其　

（２）驱动电压　

ＩＧＢＴ与其它的ＭＯＳ型元器件一样，需要在实　

施了充分的静电对策的环境下使用。ＩＧＢＴ的Ｇ—Ｅ　

问最大额定电压为ＵＧＥＳ＝＋２０Ｖ，考虑到１ＥＤ０２０１１２器　

件ＶＣＣ２最大电压为２０Ｖ，ＶＥＥ２最小电压为一１２Ｖ，　

外围接口电路简洁，通过对外围部分器件的调整，　

可以驱动各种电流段的ＩＧＢＴ，利用１ＥＤ０２０１１２器件　

内部各种保护功能能有效的保护ＩＧＢＴ，而且　

１ＥＤ０２０１１２的响应速度非常快，只有４０ｎｓ，完全满　

足一些高频率要求的驱动电路，因此，１ＥＤ０２０１１２　

是理想的ＩＧＢＴ驱动芯片。囹　

电路中我们设计正电源为１６Ｖ，负电源一５Ｖ，并且