TLP250 功率驱动模块在 IRF840 MOSFET 中的应用
摘 要:介绍了功率器件驱动模块 TLP250 的结构和使用方法,给出了其与功率 MOSFET 和 DSP 控制器接
口的硬件电路图。在阐述 IRF840 功率 MOSFET 的开关特性的基础上,设计了吸收回路。最后结合直流斩
波调速技术,设计了基于 TMS320LF2407 DSP 的直流电动机全数字闭环调速系统,并给出了实验结果。
关键词:TLP250;IRF840 MOSFET;吸收回路;直流斩波;DSP
引言
---功率集成电路驱动模块是微电子技术和电力电子技术相结合的产物,其基本功能是使动力和信息合一,成
为机和电的关键接口。快速电力电子器件 MOSFET 的出现,为斩波频率的提高创造了条件,提高斩波频率
可以减少低频谐波分量,降低对滤波元器件的要求,减少了体积和重量。采用自关断器件,省去了换流回路,
又可提高斩波器的频率。
---直流电动机的励磁回路和电枢回路电流的自动调节常常采用功率 MOSFET。功率 MOSFET 是一种多
子导电的单极型电压控制器件,具有开关速度快、高频特性好、热稳定性优良、驱动电路简单、驱动功率
小、安全工作区宽、无二次击穿问题等显著优点。目前,功率 MOSFET 的指标达到耐压 600V、电流
70A、工作频率 100kHz 的水平,在开关电源、办公设备、中小功率电机调速中得到广泛的应用,使功率变
换装置实现高效率和小型化。
---因为主电路电压均为高电压、大电流情况,而控制单元为弱电电路,所以它们之间必须采取光电隔离措施,
以提高系统抗干扰措施,可采用带光电隔离的 MOSFET 驱动芯片 TLP250。光耦 TLP250 是一种可直接驱
动小功率 MOSFET 和 IGBT 的功率型光耦,由日本东芝公司生产,其最大驱动能力达 1.5A。选用 TLP250
光耦既保证了功率驱动电路与 PWM 脉宽调制电路的可靠隔离,又具备了直接驱动 MOSFET 的能力,使驱
动电路特别简单。
TLP250 的结构及驱动电路的设计
---功率 MOSFET 驱动的难点主要体现在功率器件的特性、吸收回路
和栅极驱动等方面,下面首先介绍 TLP250 的结构和引脚使用方法,然后分别介绍以上各项。
● TLP250 功率器件
---东芝公司的专用集成功率驱动模块 TLP250 包含一个 GaA1As 光发射二极管和一个集成光探测器,是 8
脚双列封装,适合于 IGBT 或功率 MOSFET 栅极驱动电路。TLP250 的管脚如图 1 所示,管脚接线方法如表
1 所示。
---TLP250 驱动主要具备以下特征:输入阈值电流 IF=5mA(max);电源电流 ICC=11mA(max);电源电
压(VCC)=10~35V;输出电流 IO=±0.5A(min);开关时间 tpLH/tpHL=0.5μs(max)。
---基于 TMS320LF2407 DSP、TLP250、IRF840 MOSFET 栅极驱动电路的直流调速系统的基本结构
如图 1 所示,如何对功率器件 IRF840 进行驱动是至关重要的,必须首先对此问题加以解决,然后才能在此基
础上对控制器进行设计。
● 功率 MOSFET 的开关特性
---IRF840 MOSFET 电力场效应晶体管在导通时只有一种极性的载流子(多数载流子)参与导电,是单极型
晶体管。电力场效应晶体管是用栅极电压来控制漏极电流的,因此它的一个显著特点是驱动电路简单,驱动
功率小。其第二个显著特点是开关速度快,工作频率高,电力 MOSFET 的工作频率在下降时间主要由输入
回路时间常数决定。
---MOSFET 的开关速度和其输入电容的充放电有很大关系。使用者虽然无法降低 Cin 的值,但可以降低栅
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