基于一種IGBT驅(qū)動電路的設(shè)計方案

1)向IGBT提供適當(dāng)?shù)恼驏艍?。并且?a class="contentlabel" href="http://butianyuan.cn/news/listbylabel/label/IGBT">IGBT導(dǎo)通后。柵極驅(qū)動電路提供給IGBT的驅(qū)動電壓和電流要有足夠的幅度，使IGBT的功率輸出級總處于飽和狀態(tài)。瞬時過載時，柵極驅(qū)動電路提供的驅(qū)動功率要足以保證IGBT不退出飽和區(qū)。IGBT導(dǎo)通后的管壓降與所加?xùn)旁措妷河嘘P(guān)，在漏源電流一定的情況下，VGE越高，VDS儺就越低，器件的導(dǎo)通損耗就越小，這有利于充分發(fā)揮管子的工作能力。但是， VGE并非越高越好，一般不允許超過20 V，原因是一旦發(fā)生過流或短路，柵壓越高，則電流幅值越高，IGBT損壞的可能性就越大。通常，綜合考慮取+15 V為宜。

　　2)能向IGBT提供足夠的反向柵壓。在IGBT關(guān)斷期間，由于電路中其他部分的工作，會在柵極電路中產(chǎn)生一些高頻振蕩信號，這些信號輕則會使本該截止的IGBT處于微通狀態(tài)，增加管子的功耗。重則將使調(diào)壓電路處于短路直通狀態(tài)。因此，最好給處于截止?fàn)顟B(tài)的IGBT加一反向柵壓f幅值一般為5～15 V)，使IGBT在柵極出現(xiàn)開關(guān)噪聲時仍能可靠截止。

　　3)具有柵極電壓限幅電路，保護柵極不被擊穿。IGBT柵極極限電壓一般為+20 V，驅(qū)動信號超出此范圍就可能破壞柵極。

　　4)由于IGBT多用于高壓場合。要求有足夠的輸人、輸出電隔離能力。所以驅(qū)動電路應(yīng)與整個控制電路在電位上嚴格隔離，一般采用高速光耦合隔離或變壓器耦合隔離。

　　5)IGBT的柵極驅(qū)動電路應(yīng)盡可能的簡單、實用。應(yīng)具有IGBT的完整保護功能，很強的抗干擾能力，且輸出阻抗應(yīng)盡可能的低。

　　2.3 驅(qū)動電路的設(shè)計

　　隔離驅(qū)動產(chǎn)品大部分是使用光電耦合器來隔離輸入的驅(qū)動信號和被驅(qū)動的絕緣柵，采用厚膜或PCB工藝支撐，部分阻容元件由引腳接入。這種產(chǎn)品主要用于IGBT的驅(qū)動，因IGBT具有電流拖尾效應(yīng)，所以光耦驅(qū)動器無一例外都是負壓關(guān)斷。

　　M57962L是日本三菱電氣公司為驅(qū)動IGBT設(shè)計的厚膜集成電路，實質(zhì)是隔離型放大器，采用光電耦合方法實現(xiàn)輸入與輸出的電氣隔離，隔離電壓高達2 500 V，并配置了短路/過載保護電路。

　　M57962L可分別驅(qū)動600 V/200 A和600 V/400 A級IGBT模塊，具有很高的性價比。本次課題設(shè)計中選用的IGBT最大電流400 A考慮其他隔離要求及保護措施，選用了M57962L設(shè)計了一種IGBT驅(qū)動電路。

　　圖1為M57962L內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖，采用光耦實現(xiàn)電氣隔離，光耦是快速型的，適合高頻開關(guān)運行，光耦的原邊已串聯(lián)限流電阻(約185 Ω)，可將5 V的電壓直接加到輸入側(cè)。它采用雙電源驅(qū)動結(jié)構(gòu)，內(nèi)部集成有2 500 V高隔離電壓的光耦合器和過電流保護電路、過電流保護輸出信號端子和與TTL電平相兼容的輸入接口，驅(qū)動電信號延遲最大為1.5us。

　　圖1 M57962L的結(jié)構(gòu)框圖

　　當(dāng)單獨用M57962L來驅(qū)動IGBT時。有三點是應(yīng)該考慮的。首先。驅(qū)動器的最大電流變化率應(yīng)設(shè)置在最小的RG電阻的限制范圍內(nèi)，因為對許多IGBT來講，使用的RG 偏大時，會增大td(on )(導(dǎo)通延遲時間)， t d(off) (截止延遲時間)，tr(上升時間)和開關(guān)損耗，在高頻應(yīng)用(超過5 kHz)時，這種損耗應(yīng)盡量避免。另外。驅(qū)動器本身的損耗也必須考慮。

　　如果驅(qū)動器本身損耗過大，會引起驅(qū)動器過熱，致使其損壞。最后，當(dāng)M57962L被用在驅(qū)動大容量的IGBT時，它的慢關(guān)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(qū)動器吸收。它的阻抗不是足夠低，這種慢關(guān)斷時間將變得更慢和要求更大的緩沖電容器應(yīng)用M57962L設(shè)計的驅(qū)動電路見圖2。