解讀各種IGBT驅(qū)動電路和IGBT保護(hù)方法

驅(qū)動電路的作用是將單片機輸出的脈沖進(jìn)行功率放大，以驅(qū)動IGBT.保證IGBT的可靠工作，驅(qū)動電路起著至關(guān)重要的作用，對IGBT驅(qū)動電路的基本要求如下：

(1) 提供適當(dāng)?shù)恼蚝头聪蜉敵鲭妷?，使IGBT可靠的開通和關(guān)斷。

(2) 提供足夠大的瞬態(tài)功率或瞬時電流，使IGBT能迅速建立柵控電場而導(dǎo)通。

(3) 盡可能小的輸入輸出延遲時間，以提高工作效率。

(4) 足夠高的輸入輸出電氣隔離性能，使信號電路與柵極驅(qū)動電路絕緣。

(5) 具有靈敏的過流保護(hù)能力。

第一種驅(qū)動電路EXB841/840

EXB841工作原理如圖1,當(dāng)EXB841的14腳和15腳有10mA的電流流過1us以后IGBT正常開通，VCE下降至3V左右，6腳電壓被鉗制在8V左右，由 于VS1穩(wěn)壓值是13V,所以不會被擊穿，V3不導(dǎo)通，E點的電位約為20V,二極管VD,截止，不影響V4和V5正常工作。

當(dāng)14腳和15腳無電流流過，則V1和V2導(dǎo)通，V2的導(dǎo)通使V4截止、V5導(dǎo)通，IGBT柵極電荷通過V5迅速放電，引腳3電位下降至0V,是IGBT柵一 射間承受5V左右的負(fù)偏壓，IGBT可靠關(guān)斷，同時VCE的迅速上升使引腳6“懸空”.C2的放電使得B點電位為0V,則V S1仍然不導(dǎo)通，后續(xù)電 路不動作，IGBT正常關(guān)斷。

如有過流發(fā)生，IGBT的V CE過大使得VD2截止，使得VS1擊穿，V3導(dǎo)通，C4通過R7放電，D點電位下降，從而使IGBT的柵一射間的電壓UGE降低 ,完成慢關(guān)斷，實現(xiàn)對IGBT的保護(hù)。由EXB841實現(xiàn)過流保護(hù)的過程可知，EXB841判定過電流的主要依據(jù)是6腳的電壓，6腳的電壓不僅與VCE 有關(guān)，還和二極管VD2的導(dǎo)通電壓Vd有關(guān)。

典型接線方法如圖2,使用時注意如下幾點：

a、 IGBT柵-射極驅(qū)動回路往返接線不能太長(一般應(yīng)該小于1m)，并且應(yīng)該采用雙絞線接法，防止干擾。

b、 由于IGBT集電極產(chǎn)生較大的電壓尖脈沖，增加IGBT柵極串聯(lián)電阻RG有利于其安全工作。但是柵極電阻RG不能太大也不能太小，如果 RG增大，則開通關(guān)斷時間延長，使得開通能耗增加;相反，如果RG太小，則使得di/dt增加，容易產(chǎn)生誤導(dǎo)通。

c、 圖中電容C用來吸收由電源連接阻抗引起的供電電壓變化，并不是電源的供電濾波電容，一般取值為47 F.

d、 6腳過電流保護(hù)取樣信號連接端，通過快恢復(fù)二極管接IGBT集電極。

e、 14、15接驅(qū)動信號，一般14腳接脈沖形成部分的地，15腳接輸入信號的正端，15端的輸入電流一般應(yīng)該小于20mA,故在15腳前加限流 電阻。

f、 為了保證可靠的關(guān)斷與導(dǎo)通，在柵射極加穩(wěn)壓二極管。

第二種 M57959L/M57962L厚膜驅(qū)動電路

M57959L/M57962L厚膜驅(qū)動電路采用雙電源(+15V,-10V)供電，輸出負(fù)偏壓為-10V,輸入輸出電平與TTL電平兼容，配有短路/過載保護(hù)和 封閉性短路保護(hù)功能，同時具有延時保護(hù)特性。其分別適合于驅(qū)動1200V/100A、600V/200A和1200V/400A、600V/600A及其以下的 IGBT.M57959L/M57962L在驅(qū)動中小功率的IGBT時，驅(qū)動效果和各項性能表現(xiàn)優(yōu)良，但當(dāng)其工作在高頻下時，其脈沖前后沿變的較差，即信 號的最大傳輸寬度受到限制。且厚膜內(nèi)部采用印刷電路板設(shè)計，散熱不是很好，容易因過熱造成內(nèi)部器件的燒毀。

日本三菱公司的M57959L集成IGBT專用驅(qū)動芯片它可以作為600V/200A或者1200V/100A的IGBT驅(qū)動。其最高頻率也達(dá)40KHz,采用雙電源 供電(+15V和-15V)輸出電流峰值為±2A,M57959L有以下特點：

(1) 采用光耦實現(xiàn)電器隔離，光耦是快速型的，適合20KHz左右的高頻開關(guān)運行，光耦的原邊已串聯(lián)限流電阻，可將5V電壓直接加到輸入 側(cè)。

(2) 如果采用雙電源驅(qū)動技術(shù)，輸出負(fù)柵壓比較高，電源電壓的極限值為+18V/-15V,一般取+15V/-10V.

(3) 信號傳輸延遲時間短，低電平-高電平的傳輸延時以及高電平-低電平的傳輸延時時間都在1.5μs以下。

(4) 具有過流保護(hù)功能。M57962L通過檢測IGBT的飽和壓降來判斷IGBT是否過流，一旦過流，M57962L就會將對IGBT實施軟關(guān)斷，并輸出過 流故障信號。

(5) M57959的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖所示，這一電路的驅(qū)動部分與EXB系列相仿，但是過流保護(hù)方面有所不同。過流檢測仍采用電壓采樣，電路特 點是采用柵壓緩降，實現(xiàn)IGBT軟關(guān)斷，

避免了關(guān)斷中過電壓和大電流沖擊;另外，在關(guān)斷過程中，輸入控制信號的狀態(tài)失去作用，既保護(hù)關(guān) 斷是在封閉狀態(tài)中完成的。當(dāng)保護(hù)開始時，立即送出故障信號，目的是切斷控制信號，包括電路中其它有源器件。

第三種 2SD315A集成驅(qū)動模塊

集成驅(qū)動模塊采用+15V單電源供電，內(nèi)部集成有過流保護(hù)電路，其最大的特點是具有安全性、智能性與易用性。2SD315A能輸出很大的峰 值電流(最大瞬時輸出電流可達(dá)±15A)，具有很強的驅(qū)動能力和很高的隔離電壓能力(4000V)。2SD315A具有兩個驅(qū)動輸出通道，適合于驅(qū) 動等級為1200V/1700V極其以上的兩個單管或一個半橋式的雙單元大功率IGBT模塊。其中在作為半橋驅(qū)動器使用的時候，可以很方便地 設(shè)置死區(qū)時間。