1、FUCK INVT文件编号： RD09-APP-010 CBB 规范HCPL3120 驱动 IGBT 电路(VER:V1.0)拟制： 时间： 2009-7-17 批准： 时间： 2009-7-17 文件评优级别： A 优秀 B 良好 C 一般 FUCK INVTFUCK INVT1 功能介绍该电路的功能为 HCPL3120 驱动小功率 IGBT。2 详细原理图GV+VGND+V-VPV-PV+GV-L+LGNC21nR118-1/3WR27.5KZ1 16V1 3Z2 16V1 3PC1 HCPL31202314 5678R5 150C50.1uC1330PR318-1/3WR47.5KC60
2、.1uC3330PZ3 16V1 3R6 150PC2 HCPL31202314 5678R810kR710kC41nZ4 16V1 3 原边输入信号：PV+与 PV- 光耦 HCPL3120 输入信号 PV+和 PV-，该信号为同一相上下桥的驱动信号，两个信号以差动方式输入光耦，该方式可以避免驱动信号在出错或干扰时出现上下桥同时导通直通。该信号为 05V 的电平信号。 副边电源：+V 对 VGND 电压为：15V-V 对 VGND 电压为： -10V+L 对 GN 电压为：15V-L 对 GN 电压为： -10V 副边输出信号：信号 GV+为 IGBT 的门极关断与驱动信号。该信号为10V+
3、15V 的电平信号。当原边光耦正向导通时，+V 经过电阻 R1 对 IGBT 门极充电,+10V 以后 IGBT 导通。为保证完全可靠导通，减去三极管饱和压降，GV=15-0.3 14.7V 。当原边光耦反向截止时，V 经过电阻 R1 对 IGBT 门极放电,-5V 以后 IGBT 关断。为保证完全可靠关断，V=100.2=9.8V。其中 R1，R3 是一个调节开通与关断速度的电阻，其值的大小影响 IGBT 的开关损耗，由于过硬与过软的关断都会影响 IGBT 的使用寿命，关断时间过长将造成上下桥臂因控制电路上设置的延迟时间不够而短路，反之，开关时间过短，则电流变化率很大，引起很大的尖峰电压 L
4、di/dt，并叠加在 IGBT 的 C、E 间，同时过快的关断速度会造成很大的 du/dt，经过 C、G 间寄生反馈电容 Cres 的作用，易造成 IGBT 误导通。在实际应用FUCK INVT中，可根据示波器关断的波形来调节其值。门极并联 1nF 电容和反串的 16V 稳压二极管，限制大电流关断时门极电压过冲，并联7.5K 电阻，对门极电荷泄放。 副边输入信号：驱动电路采用上下桥互锁，采用 3120，最大输出电流 2A，光藕并联 330PF 电容抗干扰，串联电阻选择 300 欧姆，保证光藕有 10mA 电流，可靠开通。 HCPL3120 内部结构图： 驱动输入电路：经 DSP 调制好的 PW
5、M 信号输入到光耦 HCPL 的原边 2、3 脚，经光电耦合后将 PWM 信号传到 IGBT 驱动侧。3 器件功能 光耦PC1 ，PC2 ，强弱电安规隔离和信号传输； 驱动电阻R1，R3，控制IGBT 门极充放电的时间，即开通与关断时间。 泄放电阻R2，R4，防止IGBT 误导通； 限流电阻R5，R6，其值的大小可调整光耦的原边电流； 去静电电阻R7，R8: 对光耦的原边起保护作用，防止损坏LED灯 稳压二极管Z1Z4，尽量保证IGBT的门极电压不超过20V ； 电容C1C4，滤波电容，其值稍微选小点，滤掉高频干扰。 C1，C3保护光耦原边，C2，C4 保护IGBT。 电容C5，C6：IC芯片
6、电源的去耦电容，保证电源纹波小，稳定4 参数计算 R5 与 R6 值的选取：输入信号 PV+和 PV-为 05V 的电平信号，减去发光二极管的压降 1.4V,驱动电流约为：（5-1.4）/ （150+150 ）=12（mA）,而光耦导通允许电流为 7-16mA，12mA 既能保证可靠导通而又留有一定余量。电阻功率P=0.0120.0121500.02 瓦，这里选择 1/4 瓦，降额为 8。 R1、R3 的选取：查看被驱动的 IGBT 的 DATASHEET，根据其驱动电阻与开关损耗FUCK INVT的曲线图选取，一般选推荐值的 1.52 倍。具体的大小以装机测试后实验结果为准。这里以 FP50
7、R12KT3 为例，查得 Qg=0.47uC，C=3.5+1=4.5nF 。设开关频率为 12K， 驱动电阻功率 =()dCgGEGEPfQU0.09 瓦，3692120(.47154.10实际取值 R1、R3 为 1/3 瓦，降额为 27。 R2、R4 的选取：根据资料的推荐，取值范围为 5.1K10K，这里取值 7.5K。 R7、R8 的选取：无特别明确的规定，起保护光耦用，一般选择 2K10K。 C2、C4 的选取：对照 IGBT 的 Cies 进行选择，一般 C6 应小于 Cies。查看资料FP50R12KT3 的 Cies=3.5nF，选取 C6=1nF。针对目前 B 体积驱动故障问
8、题，查看其功率器件 FP10R12YT3 的 Cies=0.7nF 及 FP15R12KT3 的 Cies=1.1nF，此时若再并联 1nF的滤波电容，会影响 IGBT 的开关特性，有的厂家不建议外接该电容。 工作电源的设计：根据 IGBT 的开关特性，电源设计成( V)(V) 15+10=25V ，减去光耦副边压降，这样 IGBT 驱动的开通电压为14.7V ，关断电压为-9.8V。 门极保护器件的选取：器件 R2、C2 、Z1、Z2、都是用来保护 IGBT 的门极，电阻 R2为门极吸收电阻，用来释放门极电荷防止误导通和静电损坏。电容 C2 为门极吸收电容，它用来减小 IGBT 的开关硬度和
9、吸收门极的一些高频噪声。稳压管 Z1、Z2 是反串联方式连接，稳压管的电压等级选取依据是：门极驱动电压稳压管额定电压IGBT门极安全工作电压（正负 20V） ，这里选取 16V 稳压管，在反向电流 120mA 内，可稳定电压 16+0.616.6V。 C1，C3 的作用为滤掉高频杂波，增加光耦抗干扰能力。当光耦由截止到导通时其延迟时间 t 应满足 ，带入数据得 ，0()CSStRCUe 30611.45(.)te 2从而 t=112nS。截止频率 = =804KHz。C1、C3 值既12f2306能保证很小的延迟时间，又能滤掉一定的高频杂波。 C5、C6 的选取：此值与 PCB 的布线及工艺有
10、关，电路中的杂波，耦合电路，高频干扰均会影响 IC 电源的稳定，所以一般要在其 IC 电源管脚处并接去耦电容，厂家的推荐取值为 0.1uF。5 器件可靠性分析此电路已大批量应用于我司产品，各项目测试指标正常，目前未反馈故障情报。6 电路测试数据HCPL3120 的原边光耦有驱动电流时，对应的副边有输出电压波形7 元器件清单：1 3-08-97-104 片状电容;100nF10%-50V-0603-X7R 0.1U-0603,0.1u 2 C5,C6 SC06032 3-24-90-103 片状电阻;1/10W-10K1%-0603 10K-0603,10k 2 R7,R8 SR0603FUCK
11、 INVT7 关键器件资料192.168.1.3研 发 中 心 元 件 资 料 晶 体 管 类 光 耦 HCPL-3120(AGLIENT).pdf3 3-24-94-151 片状电阻 ;1/4W-1501%-1206(5%) 150-1206,150 2 R5,R6 SR12064 3-24-96-180 片状电阻 ;1/3W-181%-1210(5%) 18-1210,18 2 R1,R3 SR12105 3-08-98-102 片状电容;1nF 5%-50V-0603-NPO 1N-0603,1n 2 C2,C4 SC06036 3-08-99-331 片状电容;330pF 5%-50V-0603-NPO(10%) 330P-0603,330p 2 C1,C3 SC06037 3-24-90-752 片状电阻;1/10W-7.5k1%-0603 7.5K-0603,7.5k 2 R2,R4 SR06038 3-56-22-416 稳压二极管;16V/0.225W/SOT-23 DZ-16V-SOT23,16V 4 Z1,Z2,Z3,Z4 SOT-239 2-15-11-120 光耦;HCPL-3120#500/GW8 表贴 HP3120,HCPL-3120 2 PC1,PC2 SOP-8L
