HL201A GTR基极驱动厚膜集成电路

HL201A GTR基极驱动厚膜集成电路

摘要：HL201A是西安电力电子技术研究所研制的75A以内GTR的专用厚膜可驱动器集成电路,文中介绍了HL201A的引脚排列、功能和用法。同时介绍了该器件的主要参数和特点,剖析了它的内部结构和工作原理,给出了它的典型应用电路以及用于斩波器系统的实际电路。

    关键词：GTR 驱动器 厚膜 HL201A

HL201A GTR驱动器适用于75A以内GTR的直接驱动。它采用厚膜工艺制造,内置微分变压器,可实现输入、输出信号的隔离,具有可靠性高、受环境因素影响小、性能优良及价格便宜等优点。HL201A GTR厚膜驱动器为国内首创。它响应速度快,并具有贝克钳位端,外接高反压快速二极管MUR1100即可实现贝克钳位。其较大的输出功率可直接驱动75A以内的GTR模式。

1 引脚排列及功能

HL201A采用单列直插法案标准16引脚厚膜集成电路封装,其引脚排列如图1所示,各引脚的名称、称号、功能及用法如表1所列。

表1 HL201的引脚说明

引脚号 符  号 名 称 或 功 能 使 用 说 明 1 VDD1 输入级电源端 接用户工作电源,+9～+15 2 GND1 输入级地端 接用户工作电源地 3 VIN 控制脉冲输入端 接用户控制脉冲形成电路输出 11 VEE 输出功放级负电源端 接-6V（-6V应与输入级+15V电位隔离） 12 IB2 驱动GTR负电流输出端 通过一电阻与电感并联的网络接被驱动GRR基极 13 Vcc 输出功放级电源端 通过一限流电阻引脚接引脚16 14 IB1 驱动GTR正电流输出端 通过-电阻接被驱动GTR基极 15 VCE 被驱动GTR集-射极电压监测端 通过一快恢复二极管（如MUR1100）接被驱动GTR集电极,二极管阳极接该端 16 VDD2 功放输出级正电源连接端 接用户提供的+9V（+9V应与输入级+15V电位隔离）

2 内部结构及工作原理

HL201A的内部结构及工作原理框图如图2所示。用户控制回路的脉冲经VT1功放后推动隔离微分变压器,再由脉冲放大和整形电路整形及放大后输出。当输出脉冲为高电平时,该脉冲经电阻R2限流后使晶体管VT2导通,以驱动功率GTR饱和导通。这时,过饱和驱动电流将通过接于引脚15的贝克钳位二极管分流。当输出脉冲为低电平时,VT2截止,PNP功率晶体管VT3导通,以迅速抽出被驱动GTR基—射结的剩余载流子,从而使被驱动的GTR迅速关断。

3 特点及参数

HL201A对电源的适应范围很宽,而且输出驱动电流大,同时工作频率也很宽,该电路采用厚膜封装,因而提高了对环境的适应性。

HL201A的主要电参数如下：

●供电电源电压：Vcc=+8～10V,VEE=-5～-7V;

●最大输出电流在前沿时大于±25A,前沿上升时间<1μs,平顶时为1.5A;

●输出驱动信号：高电平时大于5V,吸取电流小于5mA;

●输入、输出响应时间小于1.5μs;

●输入与输出间的隔离电压为工频2500V(1分钟)。

4 应用

4.1 典型工作波形

图3给出了HL201A在工作时的输入电压与输出电流的典型波形。

4.2 典型应用电路

图4给出了HL201A的典型应用接线图。图中二极管VD应选取快恢复二极管,如FR107、MUR1100等。

HL201A输出的正驱动电流为：IB1=（Vcc-Vce(set/(Rc+RB1)

对于50A的达林顿GTR元件,IB1应取0.5A左右,对于75A的GTR元件,IB1应取1A左右,RB1一般取1Ω。故有：RC=[(Vcc-Vce(sat))/IB1]-1(Ω)

式中：Vcc为供电电压,Vce(sat)为被驱动GTR的饱和压降,通常电阻Rc为5～10Ω,电感LB一般为几μH,使用中般取RB2>Rc。

4.3 实际应用电路

图5给出了应用HL201A驱动GTR制成的斩波式开关电源的原理电路图,所用的功率GTR为50A的三级达林顿型,输入信号由TI公司的PWM发生器TL494产生。