強(qiáng)大的數(shù)字型IGBT驅(qū)動(dòng)器

Vce電壓檢測(cè)：Vce電壓檢測(cè)可以為數(shù)字控制器提供IGBT器件參數(shù)，控制器通過Vce電壓可以判斷IGBT的工作狀態(tài)，從而采取對(duì)應(yīng)的策略對(duì)IGBT進(jìn)行不同的控制方式。

過壓保護(hù)：在IGBT器件關(guān)斷過程中，由于母線回路寄生電感的存在，關(guān)斷電壓會(huì)產(chǎn)生一個(gè)電壓過沖尖峰，過沖幅值為△V=Ls*di/dt，如果尖峰電壓超過IGBT器件的額定電壓，IGBT器件會(huì)被擊穿，造成器件損壞。

過壓保護(hù)電路采用的是TVS管與限流電阻串聯(lián)的方式，由集電極接入柵極(如圖6示)，當(dāng)關(guān)斷過程中集電極出現(xiàn)超過設(shè)定值(設(shè)定值小于IGBT額定值)的電壓尖峰時(shí)，TVS管反向?qū)?，通過限流電阻向柵極注入電流，減慢IGBT關(guān)斷速度(減小di/dt)，從而達(dá)到限制電壓尖峰的目的。用戶根據(jù)具體的應(yīng)用工況，選擇適合的TVS管的數(shù)量和單個(gè)TVS擊穿電壓參數(shù)。

di/dt檢測(cè):(如圖示7)，IGBT模塊內(nèi)部等效圖可以看到，由于IGBT模塊內(nèi)部鏈接的主電極回路與輔助電極回路之間存在寄生電感，在IGBT模塊工作時(shí)，主電流IC從主電極流入，經(jīng)過寄生電感L流出，依據(jù)電感感生電壓V=-L*di/dt，從公式可以看出，感生電壓V值與di/dt值成正比關(guān)系，通過檢測(cè)L上產(chǎn)生的感生電壓可以獲得主電流Ic的di/dt值。在IGBT模塊工作的過程中，如果感生電壓高于或低于設(shè)定值都認(rèn)為器件di/dt出現(xiàn)異常狀態(tài)，需要進(jìn)行保護(hù)，并向主控系統(tǒng)報(bào)告出現(xiàn)di/dt故障。

數(shù)字控制器功能

數(shù)字控制器主要完成根據(jù)輸入信號(hào)控制功率放大電路，驅(qū)動(dòng)IGBT器件。同時(shí)，根據(jù)檢測(cè)電路的反饋信號(hào)判定IGBT器件的工作狀態(tài)，如果出現(xiàn)異常狀況，立即按照設(shè)定策略對(duì)IGBT器件進(jìn)行保護(hù)。

4 驅(qū)動(dòng)級(jí)測(cè)試

為初步確定驅(qū)動(dòng)級(jí)基本功能的正確性和可行性，利用圖8樣品板進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試樣品為3300V-1500A IGBT模塊，采用通用型雙脈沖測(cè)試方法，測(cè)試波形如圖9。

從上圖測(cè)試結(jié)果可以看出，驅(qū)動(dòng)板可以在測(cè)試條件下安全的開通和關(guān)斷IGBT模塊。

5 改進(jìn)方向

本論文提出的數(shù)字型IGBT驅(qū)動(dòng)器在過壓保護(hù)檢測(cè)上采用的TVS管串聯(lián)的方式，只可以對(duì)IGBT器件關(guān)斷中di/dt產(chǎn)生的寄生過壓有較好的效果，但是這種方法也存在弊端，如果用戶對(duì)于過壓保護(hù)的閾值設(shè)定不合理，及系統(tǒng)在運(yùn)行中會(huì)出現(xiàn)較多的過壓，或較長(zhǎng)時(shí)間過壓，此時(shí)IGBT器件會(huì)出現(xiàn)柵極被高壓損壞，或本應(yīng)關(guān)斷的IGBT被動(dòng)強(qiáng)行開通，出現(xiàn)上下管短路的狀態(tài)，損壞上下管IGBT。所以可以加入Vce檢測(cè)電路，實(shí)時(shí)檢測(cè)集電極電壓，制定保護(hù)策略。