igbt驅動電路設計

1、一種一種IGBT驅動電路的設計驅動電路的設計IGBT的概念是20世紀80年代初期提出的。IGBT具有復雜的集成結構，它的工作頻率可以遠高于雙極晶體管。IGBT已經(jīng)成為功率半導體器件的主流。在10～100kHz的中高壓大電流的范圍內得到廣泛應用。IGBT進一步簡化了功率器件的驅動電路和減小驅動功率。1IGBT的工作特性。IGBT的開通和關斷是由柵極電壓來控制的。當柵極施以正電壓時，MOSFET內形成溝道，并為PNP晶體管提供基極電流，從而

2、使IGBT導通。此時從N區(qū)注入到N區(qū)的空穴（少子）對N區(qū)進行電導調制，減?、魠^(qū)的電阻Rdr，使阻斷電壓高的IGBT也具有低的通態(tài)壓降。當柵極上施以負電壓時。MOSFET內的溝道消失，PNP晶體管的基極電流被切斷，IGBT即被關斷。在IGBT導通之后。若將柵極電壓突然降至零，則溝道消失，通過溝道的電子電流為零，使集電極電流有所下降，但由于N區(qū)中注入了大量的電子和空穴對，因而集電極電流不會馬上為零，而出現(xiàn)一個拖尾時間。2驅動電路的設計2.1

3、IGBT器件型號選擇1）IGBT承受的正反向峰值電壓考慮到22.5倍的安全系數(shù)，可選IGBT的電壓為1200V。2）IGBT導通時承受的峰值電流。額定電流按380V供電電壓、額定功率30kVA容量算。選用的IGBT型號為SEMIKRON公司的SKM400GA128D。2.2IGBT驅動電路的設計要求對于大功率IGBT，選擇驅動電路基于以下的參數(shù)要求：器件關斷偏置、門極電荷、耐固性和電源情況等。門極電路的正偏壓VGE負偏壓VGE和門極電阻

4、RG的大小，對IGBT的通態(tài)壓降、開關時間、開關損耗、承受短路能力以及dv／dt電流等參數(shù)有不同程度的影響。門極驅動條件與器件特性的關系見表1。柵極正電壓的變化對IGBT的開通特性、負載短路能力和dVcE／dt電流有較大影響，而門極負偏壓則對關斷特性的影響比較大。在門極電路的設計中，還要注意開通特性、負載短路能力和由dVcE／dt電流引起的誤觸發(fā)等問題（見表1）。表1IGBT門極驅動條件與器件特性的關系由于IGBT的開關特性和安全工作區(qū)

5、隨著柵極驅動電路的變化而變化，因而驅動電路性能的好壞將直接影響IGBT能否正常工作。為使IGBT能可靠工作。IGBT對其驅動電路提出了以下要求。當單獨用M57962L來驅動IGBT時。有三點是應該考慮的。首先。驅動器的最大電流變化率應設置在最小的RG電阻的限制范圍內，因為對許多IGBT來講，使用的RG偏大時，會增大td（on）（導通延遲時間），td（off）（截止延遲時間），tr（上升時間）和開關損耗，在高頻應用（超過5kHz）時，這種

6、損耗應盡量避免。另外。驅動器本身的損耗也必須考慮。如果驅動器本身損耗過大，會引起驅動器過熱，致使其損壞。最后，當M57962L被用在驅動大容量的IGBT時，它的慢關斷將會增大損耗。引起這種現(xiàn)象的原因是通過IGBT的Gres（反向傳輸電容）流到M57962L柵極的電流不能被驅動器吸收。它的阻抗不是足夠低，這種慢關斷時間將變得更慢和要求更大的緩沖電容器應用M57962L設計的驅動電路見圖2。圖2IGBT驅動電路電源去耦電容C2～C7采用鋁電

7、解電容器，容量為100uF／50V，R1阻值取1kΩ，R2阻值取1.5kΩ，R3取5.1kΩ，電源采用正負l5V電源模塊分別接到M57962L的4腳與6腳，邏輯控制信號IN經(jīng)l3腳輸入驅動器M57962L。雙向穩(wěn)壓管Z1選擇為9.1V，Z2為18V，Z3為30V，防止IGBT的柵極、發(fā)射極擊穿而損壞驅動電路，二極管采用快恢復的FR107管。2.4柵極驅動電阻的選擇使用M57962L，必須選擇合適的驅動電阻。為了改善柵極控制脈沖的前后沿陡

8、度和防止振蕩，減小集電極電流的上升率（didt），需要在柵極回路中串聯(lián)電阻RG，若柵極電阻過大，則IGBT的開通與關斷能耗均增加；若柵極電阻過小則使dic／dt過大可能引發(fā)IGBT的誤導通，同時R。上的能耗也有所增加。所以選擇驅動電阻阻值時，要綜合考慮這兩方面的因素，并防止輸出電流，IOP超過極限值5A.RG的選取可以依據(jù)公式：對大功率的IGBT模塊來說，RGMIN數(shù)值一般按下式計算：這是因為對于大功率的IGBT模塊，為了平衡模塊內部柵

9、極驅動和防止內部的振蕩，模塊內部的各個開關器件都會包含有柵極電阻器RG（INT），RG（INT）數(shù)值視模塊種類不同而不同，一般在0.75—3Ω之間，而f的數(shù)值則依靠柵極驅動電路的寄生電感和驅動器的開關速度來決定，所以獲得RGMIN的最佳辦法就是在改變RG時監(jiān)測IOP，當IOP達到最大值時，RG達到極限值RGMIN。但在使用中應注意，RG不能按前面的公式計算，而要略大于RGMIN。如RG過小會造成IGBT柵極注入電流過大，使IGBT飽和，