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随着电力电子器件的发展,特别是IGBT的发展和成熟,使得开关式放大器的输出功率提高很多。IGBT是一种MOS管与双极型晶体管结合的产物,既有MOS管开关频率高(40~50kHz),驱动简单等优点,又有双极型晶体管导通压降小、耐压高、抗冲击能力强等优点。最大功率输出可以达到5kW,是理想的超声波放大器件。下面以日本富士产品EXB841为例加以介绍。EXB8系列直插式芯片外形尺寸见图3-15,管脚说明见表3-3,EXB841内部电路框图如图3-16所示,额定参数和运行条件可参考其使用手册。
图3-16EXB841内部电路框图
IGBT通常只能承受10μs的短路电流,所以必须有快速保护电路。EXB841内设有电流保护电路,根据驱动信号与集电极之间的关系检测过电流,其检测电路如图3-17(a)所示。如果发生过电流,驱动器的低速切断电路就慢速关断IGBT(<10μs的过流不响应),从而保证IGBT不被损坏。如果以正常速度切断过电流,集电极产生的电压尖脉冲足以破坏IG-BT,关断时的集电极波形如图3-17(b)所示。
IGBT在开关过程中需要一个15V电压以获得低开启电压,还需要一个-5V关栅电压
以防止关断时的误动作,这两种电压(15V和-5V)均可由20V供电的驱动器内部电路产生,如图3-17(c)所示。
图3-18是EXB841的电路原理图,图中EXB841由放大部分、过流保护部分和5V电压基准部分组成。放大部分由光电耦合器IS01(TLP550)、 、 、 和、 、 、 组成,其中IS01起隔离作用, 是中间级,和 组成推挽输出。
过流保护部分由 、 、 、 和 、 、 、 、 、 、 、 、 等组成。它们实现过流检测和延时保护功能。EXB841的脚6通过快速二极管 接至IGBT的集电极,显然它是通过检测电压 的高低来判断是否发生短路。5V电压基准部分由 、 和 组成,既为驱动IGBT提供-5V反偏压,同时也为输入光电耦合器IS01提供负电源。
【本文标签】 绝缘栅双极型晶体管放大器 超声波 灵高超声波
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