摘要：SKHI22A/B是德國(guó)西門(mén)康（SEMIKRON）公司推出的一種新型的IGBT/MOSFET的驅(qū)動(dòng)模塊。文章介紹了SKHI22A/B的主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和功能，給出了它的具體應(yīng)用電路。

關(guān)鍵詞：IGBT；驅(qū)動(dòng)模塊；SKHI22A/B

1概述

SKHI系列驅(qū)動(dòng)模塊是德國(guó)西門(mén)康（SEMIKRON）公司推出的一種新型IGBT／MOSFET驅(qū)動(dòng)模塊。SKHI系列驅(qū)動(dòng)模塊主要有以下特點(diǎn)：

●僅需一個(gè)不需隔離的＋15V電源供電

●抗dV／dt能力可以達(dá)到75kV／μs

摘要：介紹了一種專(zhuān)為IGBT和功率MOSFET設(shè)計(jì)的電力電子驅(qū)動(dòng)器件——SCALE集成驅(qū)動(dòng)器的性能特點(diǎn)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)，給出了SCALE集成驅(qū)動(dòng)器在中頻臭氧發(fā)生器電源中的應(yīng)用電路。

關(guān)鍵詞：驅(qū)動(dòng)電路；IGBT；功率MOSFET；中頻電源；臭氧發(fā)生器

電力電子器件的驅(qū)動(dòng)電路是電力電子主電路與控制電路之間的接口，是電力電子裝置的重要環(huán)節(jié)，對(duì)整個(gè)裝置的性能有很大的影響。采用性能良好的驅(qū)動(dòng)電路可使電力電子器件工作在比較理想的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，同時(shí)可縮短開(kāi)關(guān)時(shí)間，減少開(kāi)關(guān)損耗，這對(duì)裝置的運(yùn)行效率、可靠性和安全性都有重要的意義。

驅(qū)動(dòng)電路的常用形式是由分立元件構(gòu)成的驅(qū)動(dòng)電路，但目前的趨勢(shì)是采用專(zhuān)用的集成驅(qū)動(dòng)電路。SCALE集成驅(qū)動(dòng)器就是由瑞士CONCEPT公司生產(chǎn)的、專(zhuān)為IGBT和電力MOSFET提供驅(qū)動(dòng)的電路。它具有多功能、低成本、易使用、可靠性好等特點(diǎn)。根據(jù)實(shí)際應(yīng)用中對(duì)驅(qū)動(dòng)性能、驅(qū)動(dòng)輸出通道數(shù)目、隔離等不同要求，SCALE集成驅(qū)動(dòng)器具有相應(yīng)的不同型號(hào)因而可滿(mǎn)足不同的需求。

由于各種不同型號(hào)的SCALE集成驅(qū)動(dòng)器在功能、結(jié)構(gòu)和使用方法上大同小異，故本文不針對(duì)某種具體型號(hào)的SCALE器件作敘述，而是對(duì)整個(gè)系列的SCALE器件的共性進(jìn)行論述，以便使讀者對(duì)SCALE器件有一個(gè)整體的認(rèn)識(shí)，在應(yīng)用時(shí)再根據(jù)具體的需要選擇具體型號(hào)的SCALE芯片。本文首先介紹SCALE集成驅(qū)動(dòng)器的性能特點(diǎn)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)；然后介紹它在中頻DBD型臭氧發(fā)生器電源中的應(yīng)用，并給出了實(shí)驗(yàn)波形。

1SCALE的性能特點(diǎn)及內(nèi)部結(jié)構(gòu)

---微處理器、FPGA和ASIC在上電和斷電期間通常要求內(nèi)核與I/O電壓之間具有某種特定的關(guān)系，而這種關(guān)系在實(shí)際操作中是很難控制的，尤其是當(dāng)電源的數(shù)目較多的時(shí)候。當(dāng)不同類(lèi)型的電源（模塊、開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器和負(fù)載點(diǎn)轉(zhuǎn)換器）混合使用時(shí)，該問(wèn)題會(huì)進(jìn)一步復(fù)雜化。最簡(jiǎn)單的解決方案就是將電源按序排列，但是，在某些場(chǎng)合，這種做法是不足夠的。一種更受青睞而且往往是強(qiáng)制性的解決方案是使各個(gè)電源在上電和斷電期間彼此跟蹤。

電源排序

---簡(jiǎn)單地按某種預(yù)先確定的順序來(lái)接通或關(guān)斷電源的做法一般被稱(chēng)為“排序”。排序通常能夠通過(guò)采用電源監(jiān)控器或簡(jiǎn)單的數(shù)字邏輯電路來(lái)控制電源的接通/關(guān)斷（或RUN/SS）引腳而得以實(shí)現(xiàn)。圖1a和1b示出了采用一個(gè)LTC2902四通道電源監(jiān)控器來(lái)對(duì)4個(gè)電源進(jìn)行排序的情形。

---不幸的是，單靠排序有時(shí)是不夠的。許多數(shù)字IC都在其I/O和內(nèi)核電源之間規(guī)定了一個(gè)最大電壓差，一旦它被超過(guò)則IC將會(huì)受損。在這些場(chǎng)合，對(duì)應(yīng)的解決方案是使電源電壓彼此跟蹤。

電源跟蹤

---排序只是簡(jiǎn)單地規(guī)定了電源斜坡上升或斜坡下降的順序，并且假定每個(gè)電源都在下一個(gè)電源開(kāi)始變化之前轉(zhuǎn)換。電源跟蹤可確保電源之間的關(guān)系在整個(gè)上電和斷電過(guò)程中都是可以預(yù)測(cè)。

采用自保護(hù)MOSFET可以設(shè)計(jì)出高性?xún)r(jià)比的容錯(cuò)系統(tǒng)，但損害或毀壞自保護(hù)MOSFET器件的工作情況確實(shí)存在。只有在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)仔細(xì)考慮這些因素，才可以設(shè)計(jì)出高性?xún)r(jià)比而可靠的系統(tǒng)。

汽車(chē)電子系統(tǒng)中使用的功率器件必須能抵受極為嚴(yán)峻環(huán)境的考驗(yàn)：它們必須能承受關(guān)閉瞬流和負(fù)載切斷電源故障引起的高壓毛刺；若環(huán)境工作溫度超過(guò)120℃，器件結(jié)溫則將隨之而來(lái)升高；線(xiàn)束中的眾多連接器位于方便組裝和維修的位置，這可能造成器件電氣連接的間斷。由于新的負(fù)載需要的功率越來(lái)越大，所以即使在正常的條件下工作，器件承受的壓力也明顯加大。

為了提高系統(tǒng)可靠性并降低保修成本，設(shè)計(jì)人員在功率器件中加入故障保護(hù)電路，以免器件發(fā)生故障，避免對(duì)電子系統(tǒng)造成高代價(jià)的損害。這通常利用外部傳感器、分立電路和軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)，但是在更多情況下，設(shè)計(jì)人員使用完全自保護(hù)的MOSFET功率器件來(lái)完成。隨著技術(shù)的發(fā)展，MOSFET功率器件能夠以更低的系統(tǒng)成本提供優(yōu)異的故障保護(hù)。

圖1顯示了完全自保護(hù)MOSFET的一般拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。這些器件常見(jiàn)的其他特性包括狀態(tài)指示、數(shù)字輸入、差分輸入和過(guò)壓及欠壓切斷。高端配置包括片上電荷泵功能。但是，大多數(shù)器件都具備三個(gè)電路模塊，即電流限制、溫度限制和漏-源過(guò)壓箝制，為器件提供大部分的保護(hù)。

短路故障

最常見(jiàn)也最麻煩的故障可能是短路。這類(lèi)故障有以下幾種形式：負(fù)載間的短路、開(kāi)關(guān)間的短路或電源接地的短路。而且，這些短路器件啟動(dòng)和關(guān)閉時(shí)都會(huì)發(fā)生。由于短路故障通常是間歇性，即使在很短時(shí)間中就存在多種形式，使問(wèn)題更為棘手。例如，在器件之間發(fā)生短路而MOSFET關(guān)閉的情況下，電流通過(guò)短路向MOSFET周?chē)至鳌?/p>

傳感系統(tǒng)，例如飛機(jī)中的傳感系統(tǒng)，必須經(jīng)得起各種故障條件從而避免元件和系統(tǒng)損壞，因?yàn)橐淮蝹鞲衅魇Э赡軙?huì)導(dǎo)致災(zāi)難性事件的發(fā)生。由兩個(gè)n溝道MOSFET與一個(gè)p溝道MOSFET串聯(lián)組成的通道保護(hù)器，無(wú)論有沒(méi)有接通電源，都能保護(hù)傳感元件不受信號(hào)途徑上瞬態(tài)電壓的影響（圖1）。在正常工作期間，通道保護(hù)器起串聯(lián)電阻器的作用。如果輸入電壓超過(guò)電源電壓，三只MOSFET中就有一只關(guān)斷，將輸出箝位在電源電壓以?xún)?nèi)，從而在過(guò)壓或電源失效情況下保護(hù)電路。不管有沒(méi)有接通電源，通道保護(hù)器都能工作，因此非常適用于那些無(wú)法保證正確上電順序的設(shè)備和熱插拔機(jī)架系統(tǒng)。圖2示出了一種輸入信號(hào)超過(guò)電源電壓的ADG465型通道保護(hù)器。該保護(hù)器能箝位輸出信號(hào)，從而保護(hù)通道保護(hù)器后面的傳感元件。

圖1，通道保護(hù)器可防止傳感電路受瞬態(tài)電壓沖擊。

圖2，通道保護(hù)器將瞬態(tài)過(guò)壓箝位在安全電平內(nèi)。

當(dāng)出現(xiàn)某種故障時(shí)，通道保護(hù)器輸入端電壓就會(huì)超過(guò)一個(gè)由電源電壓減去MOSFET閾值電壓設(shè)定的電壓。如果發(fā)生正過(guò)壓，則這一電壓是VDD-VTN，其中VTN是NMOSFET的閾值電壓（典型值為1.5V）。如果發(fā)生負(fù)過(guò)壓，則這一電壓是VSS-VTP，其中VTP是PMOSFET的閾值電壓（典型值為-2V）。當(dāng)通道保護(hù)器的輸入超過(guò)上述兩個(gè)設(shè)定電壓中任何一個(gè)時(shí)，保護(hù)器都能將輸出箝位在這兩個(gè)電壓值以?xún)?nèi)。NMOSFET和PMOSFET都具有雙向故障保護(hù)和過(guò)壓保護(hù)功能，所以它們的輸入和輸出端可以交換使用。圖3顯示出了正過(guò)壓情況下的設(shè)定電壓和MOSFET狀態(tài)。

圖3，在出現(xiàn)正過(guò)壓時(shí)，設(shè)定電壓和MOSFET的狀態(tài)如圖中所示。

圖4，在出現(xiàn)故障條件時(shí)，輸出負(fù)載將電流限制在VCLAMP/RL以下。

引言

---當(dāng)今的大多數(shù)電子產(chǎn)品（從手持式消費(fèi)電子設(shè)備到龐大的電信系統(tǒng)）都需要使用多個(gè)電源電壓。電源電壓數(shù)目的增加帶來(lái)了一項(xiàng)設(shè)計(jì)難題，即需要對(duì)電源的相對(duì)上電和斷電特性進(jìn)行控制，以消除數(shù)字系統(tǒng)遭受損壞或發(fā)生閉鎖的可能性。

---微處理器、FPGA和ASIC在上電和斷電期間通常要求內(nèi)核與I/O電壓之間具有某種特定的關(guān)系，而這種關(guān)系在實(shí)際操作中是很難控制的，尤其是當(dāng)電源的數(shù)目較多的時(shí)候。當(dāng)不同類(lèi)型的電源（模塊、開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器和負(fù)載點(diǎn)轉(zhuǎn)換器）混合使用時(shí)，該問(wèn)題會(huì)進(jìn)一步復(fù)雜化。最簡(jiǎn)單的解決方案就是將電源按序排列，但是，在某些場(chǎng)合，這種做法是不足夠的。一種更受青睞而且往往是強(qiáng)制性的解決方案是使各個(gè)電源在上電和斷電期間彼此跟蹤。

電源排序

---簡(jiǎn)單地按某種預(yù)先確定的順序來(lái)接通或關(guān)斷電源的做法一般被稱(chēng)為“排序”。排序通常能夠通過(guò)采用電源監(jiān)控器或簡(jiǎn)單的數(shù)字邏輯電路來(lái)控制電源的接通/關(guān)斷（或RUN/SS）引腳而得以實(shí)現(xiàn)。圖1a和1b示出了采用一個(gè)LTC2902四通道電源監(jiān)控器來(lái)對(duì)4個(gè)電源進(jìn)行排序的情形。

---不幸的是，單靠排序有時(shí)是不夠的。許多數(shù)字IC都在其I/O和內(nèi)核電源之間規(guī)定了一個(gè)最大電壓差，一旦它被超過(guò)則IC將會(huì)受損。在這些場(chǎng)合，對(duì)應(yīng)的解決方案是使電源電壓彼此跟蹤。

摘要：飛利浦公司采用EZ-HVSOI工藝制造的全橋驅(qū)動(dòng)器UBA2032T/TS可用于驅(qū)動(dòng)任何一類(lèi)負(fù)載，尤其適合于驅(qū)動(dòng)HID燈。文中介紹了UBA2032T/TS的功能特點(diǎn)，給出了它的典型應(yīng)用電路。

關(guān)鍵詞：全橋驅(qū)動(dòng)器；高壓IC；UBA2032T/TS；HID燈驅(qū)動(dòng)電路

1概述

飛利浦公司推出的UBA2032高壓?jiǎn)纹琁C是采用EZ－HVSO1工藝制造的一種高壓全橋驅(qū)動(dòng)器。UBA2032在全橋拓?fù)渲型ㄟ^(guò)外部MOSFET可以驅(qū)動(dòng)任何一種負(fù)載，尤其適用于驅(qū)動(dòng)高強(qiáng)度的放電HID燈如高壓鈉燈和金鹵燈換向器等commutator。UBA2032的主要特點(diǎn)如下：

●內(nèi)置自舉二極管和高壓電平移位器；

●橋路電壓最高可達(dá)550V，并可直接從IC的HV腳輸入高壓，以為內(nèi)部電路產(chǎn)生低工作電壓，而無(wú)需附加低壓電源；

雖然車(chē)用電子在高度成長(zhǎng)之后，所帶來(lái)的商機(jī)相當(dāng)龐大，不過(guò)以現(xiàn)階段來(lái)看，不論是汽車(chē)廠、車(chē)用半導(dǎo)體廠，還是車(chē)用電子系統(tǒng)廠都將面臨到許多技術(shù)問(wèn)題尚待解決。

這其中最重要，也是最關(guān)鍵的挑戰(zhàn)，就是面對(duì)在汽車(chē)上用了好幾十年的12V電壓，已經(jīng)沒(méi)有辦法滿(mǎn)足高度電子化對(duì)于電壓的急迫需求。因此，除了必須要因應(yīng)42V電壓取代12V電壓的技術(shù)問(wèn)題之外，還有當(dāng)汽車(chē)電源主體架構(gòu)改變之后，可能要面臨到的高成本問(wèn)題。由此可見(jiàn)，未來(lái)車(chē)用電子必須要尋求電源管理最佳化解決方案，甚至是以模擬、分離、電源MOSFET晶體管…等元件，解決車(chē)內(nèi)應(yīng)用與整合性的技術(shù)問(wèn)題。

車(chē)用電力系統(tǒng)日漸短缺迫切需要新元件及新設(shè)計(jì)

越來(lái)越多的汽車(chē)電子設(shè)備，或電子系統(tǒng)導(dǎo)入車(chē)內(nèi)應(yīng)用之后，車(chē)用電力供應(yīng)逐漸呈現(xiàn)不足的現(xiàn)象，使得汽車(chē)制造廠必須開(kāi)始面對(duì)功率的控制，以及功率轉(zhuǎn)換技術(shù)提出更高的要求，借以推動(dòng)車(chē)用功率半導(dǎo)體、相關(guān)封裝技術(shù)，能夠更進(jìn)一步的往前發(fā)展，這當(dāng)中所包含的領(lǐng)域，也不再只是功率大小，還是MOSFET（Metal-Oxide-SemiconductorFieldEffectTransister；MOSFET）晶體管、絕緣閘極晶體管（InsulatedGateBipolarTransistor；IGBT）及控制與保護(hù)回路整合模塊（IntelligentPowerModule；IPM）等問(wèn)題。

歸納其主原因，是因?yàn)檐?chē)上所使用的功率半導(dǎo)體元件與一般較常用的功率半導(dǎo)體元件比較起來(lái)，不論是對(duì)電壓或電流、開(kāi)關(guān)頻率、功率損失、動(dòng)態(tài)特性，甚至對(duì)于元件保護(hù)程度，都是相當(dāng)嚴(yán)苛的；再加上汽車(chē)產(chǎn)業(yè)對(duì)于「用電」的規(guī)范，已經(jīng)開(kāi)始從12V提升到42V，所以對(duì)于汽車(chē)用電的要求也就更高了。另一方面，必須具備也可進(jìn)行高頻切換動(dòng)作及電能處理，才能使車(chē)上的電子產(chǎn)品，更能夠發(fā)揮輕薄短小的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，甚至是具有車(chē)上所需的高效率、信賴(lài)度與可靠性等要求。

汽車(chē)對(duì)于用電控制管理的概念成熟之后，其應(yīng)用層面也越來(lái)越多；比方說(shuō)，利用電力來(lái)作為汽車(chē)的制動(dòng)及轉(zhuǎn)向等運(yùn)用，使得汽車(chē)電力、電子技術(shù)領(lǐng)域開(kāi)始進(jìn)行革新動(dòng)作，而在這場(chǎng)汽車(chē)電力變革的過(guò)程中，將以電子轉(zhuǎn)向或集成式啟動(dòng)器交流發(fā)動(dòng)機(jī)（IntegratedStarterAlternator；ISA）作為主要架構(gòu)。因?yàn)檫@是一種完全可逆的電機(jī)系統(tǒng)，又可稱(chēng)為交流伺服電動(dòng)機(jī)，它是一種具有自動(dòng)平衡式顯示設(shè)備，藉由隨動(dòng)系統(tǒng)來(lái)確實(shí)執(zhí)行元件，將放大器的輸出電壓（控制電壓）轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，驅(qū)動(dòng)滑動(dòng)觸點(diǎn)，除了能夠讓系統(tǒng)持續(xù)保持在平衡狀態(tài)，還可以在高效率的狀態(tài)下，實(shí)現(xiàn)許多需要很大峰值功率的電子功能。

摘要：TD340驅(qū)動(dòng)器芯片是ST微電子公司推出的一種用于直流電機(jī)的控制器件，可用于驅(qū)動(dòng)N溝道MOSFET管。文中介紹了TD340芯片的工作原理，給出了TD340芯片在直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)中的應(yīng)用電路。

關(guān)鍵詞：TD340；直流電機(jī)調(diào)速；PWM

直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)在現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)中已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。直流電動(dòng)機(jī)具有良好的起、制動(dòng)性能和調(diào)速性能，易于在大范圍內(nèi)平滑調(diào)速，且調(diào)速后的效率很高，因此，采用硬件邏輯電路實(shí)現(xiàn)的PWM控制系統(tǒng)已在實(shí)踐中廣泛應(yīng)用，但是，這種方法的硬件電路比較復(fù)雜，一般也無(wú)計(jì)算機(jī)接口。而本文介紹的以TD340驅(qū)動(dòng)器芯片為核心的直流電機(jī)PWM調(diào)速控制系統(tǒng)則可以大大簡(jiǎn)化硬件電路。該系統(tǒng)不僅可以模擬控制，而且具有計(jì)算機(jī)接口，同時(shí)具有良好的保護(hù)功能。

1系統(tǒng)工作原理

直流電機(jī)脈寬調(diào)速通過(guò)改變控制電壓的脈沖寬度來(lái)改變加在直流電機(jī)上的平均電樞電壓的大小，從而改變直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速。圖1所示為可逆的PWM變換器主電路的H型結(jié)構(gòu)形式。圖中，4個(gè)MOSFET管的基極驅(qū)動(dòng)電壓分為兩組，其中Q2L和Q1H為一組，當(dāng)Q2L接收PWM信號(hào)導(dǎo)通時(shí)，Q1H常開(kāi)；而Q2H和Q1L截止。這時(shí)，電機(jī)兩端得到電壓而旋轉(zhuǎn)，而且占空比越大，轉(zhuǎn)速越高。由于直流電機(jī)是一個(gè)感性負(fù)載，當(dāng)MOS關(guān)斷時(shí)，電機(jī)中的電流不能立即降到零，所以必須給這個(gè)電流提供一條釋放通路，否則將產(chǎn)生高壓破壞器件。處理這種情況的通常方法是在MOSFET管旁邊并聯(lián)一個(gè)二極管，使電流流過(guò)二極管，最后通過(guò)歐姆耗散的方式在二極管中消失。對(duì)于大電流，耗散是重要的排放方法。這里必須使用高速二極管。電機(jī)反轉(zhuǎn)時(shí)道理相同。

2TD340的引腳功能和控制特性

摘要：介紹了一種基于高度集成的DC/DC電源控制芯片DPA426的實(shí)用電路。

關(guān)鍵詞：DC/DC變換；控制芯片DPA426；應(yīng)用

引言

DPA426是PI(PowerIntegrationGmbH)公司設(shè)計(jì)的，高度集成的DC/DC電源控制芯片。它內(nèi)部集成了一個(gè)200V的高頻功率MOSFET，并將PWM控制、工作頻率選擇、輸入過(guò)欠壓檢測(cè)、可編程電流限制、ON/OFF開(kāi)關(guān)控制、外部時(shí)鐘同步、軟啟動(dòng)及關(guān)斷自動(dòng)重啟動(dòng)、熱關(guān)斷保護(hù)等功能集于一身。只需極少的外部元器件就可實(shí)現(xiàn)眾多功能，不但使設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化，節(jié)省空間，而且可降低成本。DPA426支持正激和反激工作模式，工作頻率高，貼片式封裝；若將外圍元器件及變壓器采用貼片元器件和平面變壓器，并采用鋁基板設(shè)計(jì)，就可實(shí)現(xiàn)模塊化設(shè)計(jì)。另外，DPA426只是DPASwitch系列控制芯片中的一種，它最大輸出100W，還有DPA423－425，輸出功率分別為18W，35W，70W，用戶(hù)可根據(jù)需要選用。

圖1

1DPA426簡(jiǎn)介