30kVA逆變電源中IGBT的驅(qū)動與保護

摘要：系統(tǒng)介紹30kVA逆變電源中IGBT的驅(qū)動與保護技術(shù)。提出IGBT對驅(qū)動電路的要求，介紹三菱的IGBT驅(qū)動電路M57962L和逆變電源中IGBT的過壓、柵極過壓、過流、過熱保護措施。

關(guān)鍵詞：IGBT驅(qū)動保護

Problems on Anti Jamming of Switching Power Supply

Abstract: On the basis of definition and experimental method of electromagnetic compatibility,general way and problem of anti jamming were introduced.At the same time,the characteristices of some new type anti jamming devices,FTS series of pulse antagonismers and LSA series of lightning surge absorbers,were presented.

Keywords: Electromagnetic jamming, Electromagnetic compatibility, Electromagnetic compatibility test, New type anti jamming devices

中圖法分類號：TM92文獻標(biāo)識碼：A文章編號：02192713(2000)0839603

　1引言

在我們研制的30kVA逆變電源中，最容易損壞的部件是組成逆變橋的IGBT，和其它電力電子器件相比，IGBT雖然具有電流容量大、驅(qū)動功率小、開關(guān)頻率高等優(yōu)點，但要用好IGBT，使其不受損壞并不容易。IGBT的驅(qū)動與保護問題是逆變電源能否可靠工作的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。本文就30kVA逆變電源裝置中IGBT的驅(qū)動與保護技術(shù)進行敘述。

2IGBT的驅(qū)動

2.1IGBT對柵極驅(qū)動電路的要求

（1）柵極驅(qū)動電壓

驅(qū)動電路提供的正偏壓＋UGE使IGBT導(dǎo)通。增大正偏壓對減小開通損耗和導(dǎo)通損耗有利，但也會使IGBT承受短路電流的時間變短，續(xù)流二極管反向恢復(fù)過電壓增大。因此正偏壓要適當(dāng)，通常為＋15V。為了保證IGBT在C－E間出現(xiàn)dv/dt噪聲時可靠關(guān)斷，關(guān)斷時必須在柵極施加負偏壓，采用負偏壓還可以減小關(guān)斷損耗，負偏壓?。?V左右為宜。

（2）柵極串聯(lián)電阻Rg

IGBT的開通和關(guān)斷是通過柵極電路的充放電來實現(xiàn)的，因此柵極電阻對IGBT的動態(tài)特性影響極大，減小Rg使開關(guān)時間和開關(guān)損耗減小，減小關(guān)斷時dv/dt噪聲帶來誤導(dǎo)通的可能性，提高IGBT的短路耐量，但會增加續(xù)流二極管反向恢復(fù)過電壓，使EMI也增大。對于1200V/400A的IGBT，Rg取2Ω比較合適。

（3）驅(qū)動電路的電源

驅(qū)動電路的電源應(yīng)穩(wěn)定，能提供足夠高的正負柵壓，電源應(yīng)有足夠的功率，以滿足柵極對驅(qū)動功率的要求。在大電流應(yīng)用場合，每個柵極驅(qū)動電路最好都采用獨立的分立絕緣電源。驅(qū)動電路的電源和控制電路的電源應(yīng)獨立，以減小相互間的干擾，推薦使用帶多路輸出的開關(guān)電源作為驅(qū)動電路電源。

2.2三菱驅(qū)動模塊M57962L簡介

在我們的逆變電源裝置中，使用了日本三菱公司的驅(qū)動模塊M57962L。M57962L是N溝道大功率IGBT模塊的驅(qū)動電路，能驅(qū)動600V/400A和1200V/400A的IGBT，M57962L的原理方框圖如圖1所示，它有以下幾個特點：

（1）采用光耦實現(xiàn)電氣隔離，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（約185Ω），可將5V的電壓直接加到輸入側(cè)；

圖1M579621L的原理框圖

（2）如果采用雙電源驅(qū)動技術(shù)，使輸出負柵壓比較高。電源電壓的極限值為＋18V/－15V，一般?。?5V/－10V；

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

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

　　M57962L的典型應(yīng)用實例如圖2所示。

3IGBT的保護

圖2M579621L的典型應(yīng)用實例

IGBT損壞的原因可以歸結(jié)為以下3個方面：

S過熱損壞，它又分為由于集電極電流過大引起的瞬時過熱損壞和其它原因引起的持續(xù)過熱損壞；

S集電極發(fā)射極間過壓損壞；

S柵極過壓損壞。

因此IGBT的保護要從以下4個方面著手：

S集電極發(fā)射極間過電壓保護；

S柵極過電壓保護；

S過流保護；

S過熱保護。