IGBT強驅動電路的設計
摘要:根據脈沖滲碳電源要求,設計一種具有高可靠性、信號傳輸無延遲、驅動能力強等特點的IGBT強驅動電路,詳細分析了工作原理,并對電路測試中出現的電流尖峰進行了抑制。在此基礎上得出幾個主要影響驅動電路的因素。實際用于大功率IGBT橋電路驅動,工作穩(wěn)定可靠。結果表明,所設計的電路結構簡單,驅動能力強,可靠性高,且對用變壓器驅動大功率全橋電路有通用性。
關鍵詞:變壓器隔離;驅動電路;IGBT橋;尖峰抑制
在脈沖電源中,驅動電路的好壞直接關系到逆變器能否正常工作。好的驅動電路首先要保證開關管安全,其次還要使開關管具有較小的損耗。這兩者之間又是矛盾的。因為由功率開關元件引起的損耗主要是開關損耗(開通損耗和關斷損耗)。開關損耗與驅動脈沖信號的上升沿陡度和下降沿陡度有很大關系。下降沿和上升沿越陡,相應的開關損耗就越小,即電壓和電流重迭的時間越短。但是較陡的上升沿和下降沿又會產生過大沖擊電流和電壓尖峰,威脅開關管的安全工作。因此要實現電源安全且高效率的工作,就要抑制或吸收這些電流和電壓尖峰。這里給出了一種變壓器驅動的大功率IGBT模塊電路,它既具有較強的驅動能力,又能很好地吸收電壓和電流尖峰。
1 驅動電路的分析及此種驅動電路存在問題
在中頻脈沖滲碳電源中,能快速進行過流保護是至關重要的,而驅動脈沖無延遲地傳輸,對實時過流保護起至關重要作用;同時為了減少開關損耗,還要求很陡的驅動脈沖上升沿和下降沿;一些特殊場合要求緊湊而簡潔、不附加驅動電源等。綜合考慮以上要求,采用變壓器隔離全橋驅動電路,其電路如圖1所示。
圖1中兩個橋臂各選用一個N-MOSFET和一個P-MOSFET。兩路PWM控制信號1或2為高電平時,即1為高電平,2為低電平,Q1和Q4關斷,Q2和Q3導通,Q5開通。此時,Q2,Q3和T1的原邊繞組就形成通路,脈沖電壓加在T1的原邊,相應的次邊會得到驅動脈沖信號。1,2都為低電平時,Q1,Q2會同時導通,T1原邊被短路,則次邊無脈沖輸出。MOSFET具有開通電阻小,響應快,能提供很大的瞬時開啟IGBT所需的電流,可以保證驅動脈沖有較陡的上升沿和下降沿。需要說明的是,此滲碳脈沖電源的輸出脈沖控制芯片采用UC3825,屬于峰值電流控制型芯片,自身具有防偏磁的能力,無需加隔直電容來防止偏磁;相反,當加隔直電容時,出現兩路PWM控制信號不能同時關閉的問題,在去掉此隔直電容后,問題消失。因此,在使用隔直電容防偏磁時,要注意所用芯片的控制模式。
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