大功率電源中IGBT電壓與驅(qū)動能力是什么關系?

IGBT作為電壓控制型開關器件，IGBT的開關由柵極的電壓控制。大家都知道柵極電壓升高，IGBT導通，柵極電壓低，IGBT關斷。但是使用的時候還是很容易忽略柵極導通電壓的高低對IGBT導通特性的影響。

IGBT和MOS管一樣，N溝道IGBT的導通依靠柵極吸引P型半導體的電子形成N溝道達到導通的效果，只是IGBT把這個導通效果進行了放大以達到大電流開關的目的。也就是說只要柵極的電壓越高，N溝道的電子也就越多，IGBT的通流能力越大。作為典型的大功率開關器件，為了提高電流控制能力，IGBT要求導通的時候柵極電壓越大越好。但是由于工藝的限制，一般的IGBT柵極耐壓只能做到20V。為了驅(qū)動的安全，大部分的IGBT廠家將IGBT的標準導通電壓設定為了15V。

設計IGBT驅(qū)動器的時候，要有一個提供驅(qū)動能量的隔離電源。電源的一般特性為，當輸出電流提高時，由于線路阻抗的影響，負載端的實際接收電壓就會降低。也就是說，同樣一個驅(qū)動器，如果驅(qū)動一個50A的IGBT時驅(qū)動電壓是15V，那么同樣頻率下驅(qū)動一個200A的IGBT時驅(qū)動電壓就可能只有13V。而IGBT在13V的驅(qū)動電壓下顯然不能有效控制200A的電流，可能只能正常控制150A的電流。這時就會感覺到這個IGBT驅(qū)動器的驅(qū)動能力不足了。因此，限制一個驅(qū)動器的驅(qū)動能力的因素大部分時候不是由于驅(qū)動器的驅(qū)動電流不足，而是驅(qū)動電源的電壓下降導致驅(qū)動電壓不足。

還有一種情況就是，現(xiàn)有的隔離電源正電壓一般采用標準電壓15V輸出。后端加了驅(qū)動電路后，由于驅(qū)動電路驅(qū)動管的壓降，驅(qū)動器本身的輸出電壓就會比供電電源電壓低。這時就會進一步加劇驅(qū)動能力不足的現(xiàn)象。

為了充分發(fā)揮驅(qū)動器的驅(qū)動能力，一般在設備調(diào)試的時候，要讓IGBT驅(qū)動器的滿載驅(qū)動電壓控制在15V左右。實現(xiàn)的方法為給驅(qū)動電路一個可以調(diào)節(jié)輸出電壓的電源。

大功率開關電路多為三相全橋電路，一般100A的IGBT驅(qū)動電源輸入功率不會超過3W，那么三相六個IGBT的驅(qū)動功率就不超過18W。由于每個隔離驅(qū)動電源的功率很小，并且存在很強的共模干擾，因此不允許使用穩(wěn)壓電源。這時可以用一個VRB2415LD-20WR2給六個IGBT驅(qū)動電源統(tǒng)一供電。這樣既保證了電源總線電壓的波動不會影響IGBT驅(qū)動電源的供電，同時使用VRB2415LD-20WR2的Trim腳可以對輸出電壓進行微調(diào)，從而實現(xiàn)IGBT驅(qū)動電壓的最終調(diào)整。

這里需要注意的是，選用的IGBT隔離驅(qū)動電源應當有輸出電壓可以跟隨輸入電壓變化的特性，比如QA電源系列的QA01配合VRB2415LD-20WR2給IGBT驅(qū)動器供電時就可以很好的調(diào)整驅(qū)動器的驅(qū)動電壓。

以上的內(nèi)容，就是IGBT電壓與驅(qū)動能力的關系，以及對應的調(diào)節(jié)方法。文中介紹的這套方法主要是針對大功率電源的，在有IGBT參與的大功率電源設計中，大家可以留意一下在驅(qū)動方面的調(diào)節(jié)方法。希望大家在閱讀過本文之后能夠有所收獲。