GTR基極驅(qū)動(dòng)厚膜集成電路HL201A

摘要：HL201A是西安電力電子技術(shù)研究所研制的75A以內(nèi)GTR的專用厚膜可驅(qū)動(dòng)器集成電路，文中介紹了HL201A的引腳排列、功能和用法。同時(shí)介紹了該器件的主要參數(shù)和特點(diǎn)，剖析了它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理，給出了它的典型應(yīng)用電路以及用于斬波器系統(tǒng)的實(shí)際電路。

關(guān)鍵詞：GTR 驅(qū)動(dòng)器 厚膜 HL201A

HL201A GTR驅(qū)動(dòng)器適用于75A以內(nèi)GTR的直接驅(qū)動(dòng)。它采用厚膜工藝制造，內(nèi)置微分變壓器，可實(shí)現(xiàn)輸入、輸出信號(hào)的隔離，具有可靠性高、受環(huán)境因素影響小、性能優(yōu)良及價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)。HL201A GTR厚膜驅(qū)動(dòng)器為國(guó)內(nèi)首創(chuàng)。它響應(yīng)速度快，并具有貝克鉗位端，外接高反壓快速二極管MUR1100即可實(shí)現(xiàn)貝克鉗位。其較大的輸出功率可直接驅(qū)動(dòng)75A以內(nèi)的GTR模式。

1 引腳排列及功能

HL201A采用單列直插法案標(biāo)準(zhǔn)16引腳厚膜集成電路封裝，其引腳排列如圖1所示，各引腳的名稱、稱號(hào)、功能及用法如表1所列。

表1 HL201的引腳說(shuō)明

2 內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理

HL201A的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理框圖如圖2所示。用戶控制回路的脈沖經(jīng)VT1功放后推動(dòng)隔離微分變壓器，再由脈沖放大和整形電路整形及放大后輸出。當(dāng)輸出脈沖為高電平時(shí)，該脈沖經(jīng)電阻R2限流后使晶體管VT2導(dǎo)通，以驅(qū)動(dòng)功率GTR飽和導(dǎo)通。這時(shí)，過(guò)飽和驅(qū)動(dòng)電流將通過(guò)接于引腳15的貝克鉗位二極管分流。當(dāng)輸出脈沖為低電平時(shí)，VT2截止，PNP功率晶體管VT3導(dǎo)通，以迅速抽出被驅(qū)動(dòng)GTR基—射結(jié)的剩余載流子，從而使被驅(qū)動(dòng)的GTR迅速關(guān)斷。

3 特點(diǎn)及參數(shù)

HL201A對(duì)電源的適應(yīng)范圍很寬，而且輸出驅(qū)動(dòng)電流大，同時(shí)工作頻率也很寬，該電路采用厚膜封裝，因而提高了對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性。

HL201A的主要電參數(shù)如下：

●供電電源電壓：Vcc=+8～10V，VEE=-5～-7V；

●最大輸出電流在前沿時(shí)大于±25A，前沿上升時(shí)間1μs，平頂時(shí)為1.5A；

●輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)：高電平時(shí)大于5V，吸取電流小于5mA；

●輸入、輸出響應(yīng)時(shí)間小于1.5μs；

●輸入與輸出間的隔離電壓為工頻2500V(1分鐘)。

4 應(yīng)用

4.1 典型工作波形

圖3給出了HL201A在工作時(shí)的輸入電壓與輸出電流的典型波形。

4.2 典型應(yīng)用電路

圖4給出了HL201A的典型應(yīng)用接線圖。圖中二極管VD應(yīng)選取快恢復(fù)二極管，如FR107、MUR1100等。

HL201A輸出的正驅(qū)動(dòng)電流為：

IB1=（Vcc-Vce(set/(Rc+RB1)

對(duì)于50A的達(dá)林頓GTR元件，IB1應(yīng)取0.5A左右，對(duì)于75A的GTR元件，IB1應(yīng)取1A左右，RB1一般取1Ω。故有：

RC=[(Vcc-Vce(sat))/IB1]-1(Ω)

式中：Vcc為供電電壓，Vce(sat)為被驅(qū)動(dòng)GTR的飽和壓降，通常電阻Rc為5～10Ω，電感LB一般為幾μH，使用中般取RB2>Rc。

4.3 實(shí)際應(yīng)用電路

圖5給出了應(yīng)用HL201A驅(qū)動(dòng)GTR制成的斬波式開(kāi)關(guān)電源的原理電路圖，所用的功率GTR為50A的三級(jí)達(dá)林頓型，輸入信號(hào)由TI公司的PWM發(fā)生器TL494產(chǎn)生。