HCPL-316J: 智能驱动IC的最佳选择

（A316J）

图4-6 A316J内部结构框图及引脚功能图

图4-6和图4-7分别为A316J的内部结构图和原理图。AJ316的输出电流值达2.5A，可直接驱动150A/1200V的IGBT。作为一种专用驱动芯片，其各项功能已接近完善，外围附属电路相对简洁。输入侧内部电路为数字门电路，阻抗较高，不必取用大的信号源电流。AJ316内含欠电压封锁输出电路和IGBT保护电路，还内含输入脉冲信号和输出OC信号的两路光耦合器；具有故障时封锁驱动脉冲和故障复位控制功能，与CPU配合，可实现自动停机、自动复位等控制。

如图4-6所示，A316J内部以两只光耦合器光传输通道为分界点，分出了输入侧电路和输出侧电路。1、2为Vin+、Vin-正/负信号输入端，VL1与相关输入侧、输出侧电路构成了脉冲信号传输电路。输入信号经门电路由发光管VL1（光耦合器）传输至输出侧电路。输出侧接收到的光信号再经受控放大电路，进行功率放大后由11脚输出，驱动IGBT模块。VL1的阳极和阴极分别由7、8脚引出，便于外接故障保护电路，以切断脉冲信号的传输。但常规应用中，一般是将7脚悬空，8脚直接接输入侧信号（电源）地，构成了信号直通回路。

内部输出级电路为推挽式输出电路，由复合放大器保障大电流输出能力。实际电路中，控制电路的供电端子13脚与输出级放大器的供电端子12脚也是短接的，接入驱动电路供电电源的正极，9、10脚接入供电负极，电源电压范围为15～30V。

驱动电路对IGBT的过载保护，并非是通过电流采样——串联电流采样电阻或采用电流互感器来进行的，而是由IGBT的通态管压降，来判断IGBT是否处于过电流状态。在额定电流以下运行时，IGBT管压降不大于3V，当运行电流达到IGBT的两倍时，管压降会上升到7V以上。应该实施保护停机了。图4-8为A316J构成的驱动电路。

图4-7 A316J内部电路原理图(www.xing528.com)

图4-8 由A316J构成的驱动电路

VL2（光耦合器）与输入、输出侧相关电路构成了IGBT管压降检测电路、IGBT模块的OC信号报警电路和故障复位电路。14脚为IGBT管压降信号（IGBT过电流检测信号）输入脚，14、16脚经外接元件并联于IGBT的C、E极上。正常工作状态下，IGBT保护电路不动作，VL2为截止状态，输入侧内部RS触发器的输出Q端保持低电平，对VL1的信号输入通路不起控制作用，同时6脚内部DMOS管因无工作偏压处于截止状态，6脚（模块OC信号输出脚）为高阻态（高电平），电路正常工作；当负载过重或驱动电路本身故障或IG-BT有开路性损坏时，14脚检测到IGBT导通期间的管压降达7V以上时，内部IGBT保护电路起控，11脚内部功率输出电路被先行封锁，VL2导通，RS触发器Q端变为高电压，脉冲信号输入门电路被封锁，同时6脚内部DMOS管子导通，将低电平的OC信号输入CPU或前级故障信号处理电路。当RS触发器被触发后，将维持故障锁定状态，VL1的传输通路被切断，驱动信号无输出。直到AJ316的5脚（复位信号输入脚）接收一个外来（该信号常用CPU输出）低电平的复位信号时，RS触发器状态复位，VL1等电路构成的脉冲信号传输通道，才又重新开通。15脚在OC故障信号输出时为高电平，也可配合外接电路进行故障报警等，一般电路中，15脚也被空置未用。

OC故障信号、供电电源欠电压信号和脉冲输入信号，决定着AJ316的输出状态。输出推挽电路具有互锁功能，确保上、下管子不会同时导通。当供电电压低落到12V以下时，为避免IGBT欠激励而导致电路故障，内部欠电压电路保护电路起控，推挽输出电路的DMOS下管被强制导通，将驱动脉冲输出端下拉为低电平，IGBT被截止；在脉冲输入信号有效期间，IGBT保护电路检测到IGBT的管压降异常上升时，则保护电路起控，推挽输出电路的上部达林顿管被关断，并由RS触发器实施了故障锁定。同时推挽输出电路下管中并联的DMOS管子中放大倍数小的管子先行导通，经外接触发回路将IGBT的G、E结电容所存储的电荷进行缓慢释放，使IGBT软关断，避免由主电路的分布电感形成过大的Ldi/dt，易使IGBT超出安全工作区而损坏。

A316J的各脚电阻值见表4-2（MF47型指针式万用表R×1k档测量）。

表4-2 A316J的各脚电阻值 （单位：kΩ）

A316J的上电检测，请参见4.4节的相关内容。