Thiết kế tầng đệm
4.1.3. Khâu khuếch đại, cách ly
Sơ đồ mạch khuếch đại_cách ly đ−ợc vẽ trên hình 4.8 bằmg phần mềm OrCAD 9.2 (TLTK [4]). Trong sơ đồ ta sử dụng vi mạch MC33153 của hãng Motorola, đó là vi mạch đ−ợc đ−ợc chế tạo chuyên dụng để điều khiển IGBT.
Hình 4.8. Sơ đồ mạch khuếch đại-cách ly
MC33153 có đầu vào tích cực ở mức thấp (chân 4) đ−ợc cách ly quang sử dụng Optocoupler loại 6N135. Đầu ra của 6N135 tích cực ở mức thấp phù hợp với đầu vào của MC33153.
Khi đầu vào này ở mức thấp thì thì đầu ra đ−ợc nối với điện áp +15V, van đ−ợc điều khiển mở và ng−ợc lại.
Giá trị điện trở Rg của cực cổng ảnh h−ởng lớn đến đặc tính đóng cắt của IGBT. Một điện trở nhỏ sẽ làm giảm thời gian phóng nạp, tức là giảm thời gian đóng cắt và tổn thất đóng cắt. VGE VEB(off) Rg CGE ID = CCGdv/dt ID dv/dt VGE=Rg.ID-VEBoff
Hình 4.9. ảnh h−ởng của dv/dt lên mạch cổng IGBT
Khi có hiện t−ợng ngắn mạch hay trong quá trình đóng cắt một l−ợng tăng điện áp tỷ lệ với di/dt đ−ợc đặt lên IGBT, do có điện dung ký sinh CCG nên xuất hiện một dòng điện khép qua mạch cổng (dòng ID nh− hình vẽ). Nếu dòng điện này lớn và Rg lớn làm cho điện áp đặt lên cực cổng có thể d−ơng và làm cho IGBT mở trở lại (hiệu ứng mở giả).
Nh− vậy một điện trở bé sẽ giảm tổn thất khoá và chống hiệu ứng mở giả. Tuy nhiên nếu Rg bé, khi IGBT mở tốc độ tăng dòng di/dt lớn. Điều này sẽ làm tốc độ tăng áp lớn có thể gây ra sự tăng vọt điện áp khi điốt ng−ợc phục hồi tính chất khoá.
Ng−ời ta có thể dùng một điện trở thực hiện điều khiển cả việc đóng và cắt, việc tính chọn điện trở này phải thoả mãn cả hai yêu cầu trên do vậy chỉ ứng dụng trong những hệ thống PWM có tần số thấp. Trong thiết kế này ta chọn sơ đồ trong hình 4.10 nh− sau:
2 5 Doff Roff Ron C D1 E
Hình 4.10. Sơ đồ điều khiển đóng cắt
Thực hiện theo sơ đồ này ta có thể tách biệt quá trình đóng và cắt. Điện trở Roff th−ờng chọn nhỏ hơn Ron. Chọn Ron =100Ω, Roff = 22Ω.
Điện trở R4 nối trong sơ đồ phân áp cho transistor Optocoupler và R5 đ−ợc chọn để đạt đ−ợc dòng điện mong muốn ở đầu ra transistor. Chọn R4=1,5K, R5=5,6K. Tụ C3 đ−ợc mắc vào nguồn để chống nhiễu đóng cắt các tác dụng lên nguồn cấp. Tụ C4 chống nhiễu đầu vào, tụ C5, C6 làm nhiệm vụ cách ly. Trong sơ đồ này ta không sủ dụng tính năng bảo vệ do đó các chân 1; 8 đ−ợc nối đất.