IGBT驅動電路的作用是驅動IGBT模塊以能讓其正常工作,同時對IGBT模塊進行保護。IGBT 驅動電路的作用對整個IGBT構成的系統來說至關重要。IGBT是電路的核心器件,它可在高壓下導通,并在大電流下關斷,在硬開關橋式電路中,功率器件IGBT能否正確可靠地使用起著至關重要的作用。驅動電路就是將控制電路輸出的PWM信號進行功率放大,以滿足驅動IGBT的要求,驅動電路設計的是否合理直接關系到IGBT的安全、可靠使用。IGBT驅動電路還為IGBT器件提供門極過壓、短路保護、過流保護、過溫保護、Vce過壓保護(有源鉗位)、門極欠壓保護,didt保護(短路過流保護的一種)。
IGBT驅動電路的設計
1. 設計IGBT驅動電路需要考慮的性能參數
1)IGBT在電路中承受的正反向峰值電壓,可以由下面的公式導出:
設計驅動電路時需要考慮到2-2.5倍的安全系數,可選IGBT的電壓為1200V。
2)在電路中IGBT導通時需要承受的峰值電流,可以由下面的公式導出:
IGBT驅動器的選擇
在實際電路中,柵極電阻的選擇要考慮開關速度的要求和損耗的大小。柵極電阻也不是越小越好,當柵極電阻很小時,IGBT的CE間電壓尖峰過大 柵極電阻很大時,又會增大開關損耗。所以,選擇IGBT驅動器時要在尖峰電壓能夠承受的范圍內適當減小柵極電阻。由于電路中的雜散電感會引起開關狀態下電壓和電流的尖峰和振鈴,在實際的驅動電路中,連線要盡量短,并且驅動電路和吸收電路應布置在同一個PCB板上,同時在靠近IGBT的GE間加雙向穩壓管, 以箝位引起的耦合到柵極的電壓尖峰。
對于大功率IGBT,設計和選擇驅動基于以下的參數要求:器件關斷偏置、門極電荷、耐固性和電源情況等。門極電路的正偏壓VGE負偏壓-VGE和門極電阻RG的大小,對IGBT的通態壓降、開關時間、開關損耗、承受短路能力以及dv/dt電流等參數有不同程度的影響。門極驅動條件與器件特性的關系見表1。柵極正電壓 的變化對IGBT的開通特性、負載短路能力和dVcE/dt電流有較大影響,而門極負偏壓則對關斷特性的影響比較大。在門極電路的設計中,還要注意開通特性、負載短路能力和由dVcE/dt 電流引起的誤觸發等問題(見下圖)。
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