高頻條件下IGBT驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)與仿真
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當(dāng)開通驅(qū)動(dòng)信號(hào)加在CD端時(shí)，在脈沖的上升沿，電容C1相當(dāng)短路，通過門極電阻R1和加速電容C1向IGBT柵極提供較大電流，降低驅(qū)動(dòng)脈沖的上升時(shí)間，最終IGBT因uGE上升至15V而導(dǎo)通。同時(shí)因?yàn)镹PN三極管Q5的門極通過R2接至低電平，因此處于截止?fàn)顟B(tài)，對(duì)IGBT的導(dǎo)通沒有影響；在脈沖平頂期，此時(shí)，IGBT的輸入電容Cies已經(jīng)滿電，此時(shí)IGBT的G-E極之間相當(dāng)于斷開，變壓器次邊VCD保持高電平。當(dāng)脈沖下降沿到來時(shí)，IGBT的輸入電容在這段時(shí)間要反向放電，若放電速度太快，會(huì)引起極大的關(guān)斷尖峰，造成IGBT的損壞；若放電速度太慢又會(huì)造成IGBT關(guān)斷時(shí)間過長(zhǎng)，形成較大的拖尾電流，造成關(guān)斷損耗增加，降低效率。因此應(yīng)該適當(dāng)控制IGBT輸入電容的放電速度。在圖1的實(shí)用型驅(qū)動(dòng)電路中，可以通過改變Q5的限流電阻R2和加速電容C1的值來實(shí)現(xiàn)Cies適當(dāng)放電：當(dāng)C1較大，R2較小時(shí)，一方面電容C1中儲(chǔ)存的電量較大，另一方面，三極管Q5基極電流大使得發(fā)射極電流大，因此Cies的放電速度較大；當(dāng)C1較小，R2較大時(shí)，Cies放電速度減小。又因?yàn)镃1往往大于Cie-s，因此在輸入電容Cies放電結(jié)束后，即IGBT關(guān)斷后，C1上可能還殘存少量電量，若沒有適當(dāng)?shù)姆烹娀芈罚@個(gè)電容經(jīng)過幾個(gè)脈沖周期后充滿電荷，而失去加速作用，所以要求C1在每個(gè)周期上升沿到來時(shí)，電容上無存儲(chǔ)電荷，因此在IGBT的G-E端并聯(lián)電阻R3，給電容C1提供放電回路。D5為15V穩(wěn)壓管，防止驅(qū)動(dòng)信號(hào)失控而造成的IGBT損壞。
3 仿真結(jié)果及分析
運(yùn)用PSpice軟件在脈沖頻率50kHz，占空比為50％，輸入電壓600伏，負(fù)載600歐的條件下來對(duì)比該實(shí)用型驅(qū)動(dòng)電路與普通驅(qū)動(dòng)電路的驅(qū)動(dòng)效果。圖2為仿真波形圖，從波形圖可以看出，在脈沖信號(hào)(V(V1))的上升沿普通的驅(qū)動(dòng)信號(hào)也快速上升，使得流經(jīng)IGBT集射極電流(圖中間的I(R1))急劇上升，而實(shí)用驅(qū)動(dòng)信號(hào)有一個(gè)可適宜的的斜率，防止因du／dt過大而造成的對(duì)IGBT的損害，并能可以通過調(diào)節(jié)R1的值來以使集射極電流以一個(gè)適宜的斜率上升。在脈沖信號(hào)的下降沿，普通驅(qū)動(dòng)的集射極電流拖尾時(shí)間長(zhǎng)為2．7μs，而采用實(shí)用型驅(qū)動(dòng)電路的CE端電流拖尾時(shí)間只有1．3，下降時(shí)間的減少，有利于減少IGBT集射極二端電流與電壓共同作用時(shí)而產(chǎn)生的功耗，能夠較好減少關(guān)斷損耗，提高效率。本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/179257.htm
4 結(jié)束語
通過以上分析可知，IGBT的門極驅(qū)動(dòng)條件密切地關(guān)系到IGBT的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)性能。門極電路的開通電壓，關(guān)斷電壓，開通電壓上升率，關(guān)斷電壓下降率對(duì)IGBT的通態(tài)電壓、開關(guān)速率、開關(guān)損耗、承受di／dt電壓等參數(shù)有不同程序的影響。調(diào)節(jié)R1可獲得適宜的脈沖前沿上升率，即保證IGBT能在盡量短的時(shí)間內(nèi)導(dǎo)通，又保證不會(huì)因?yàn)閐u／dt過大而產(chǎn)生尖峰或?qū)GBT造成損壞；取適宜C1值，使電容C1即能引收因高頻開關(guān)造成的尖峰。又能與R2配合，加快IGBT的關(guān)斷，減小平均拖尾電流的大小和拖尾電流存在的時(shí)間，上述參數(shù)的大小一般要通過多次試驗(yàn)來確定，以達(dá)到最佳驅(qū)動(dòng)將是。
此驅(qū)動(dòng)電路已經(jīng)在2000W高頻移相軟開關(guān)直流電源中得到應(yīng)用。由于其只采用簡(jiǎn)單的分立式元件，不需要專業(yè)芯片，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉。而且可靠性高，因此非常適合小功率的IGBT開關(guān)電路，具有很大的應(yīng)用前景。
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