igbt驅(qū)動(dòng)

1、武漢大學(xué)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)第1頁(yè)共8頁(yè)一.方案論證方案論證絕緣柵雙極型晶體管IGBT(InsulatedGateBipolarTransist)是一種由雙極晶體管與MOSFET組合的器件，它既具有MOSFET的柵極電壓控制快速開(kāi)關(guān)特性，又具有雙極晶體管大電流處理能力和低飽和壓降的特點(diǎn)，近年來(lái)在各種電力變換裝置中得到廣泛應(yīng)用。但是，IGBT的門(mén)極驅(qū)動(dòng)電路影響IGBT的通態(tài)壓降、開(kāi)關(guān)時(shí)間、開(kāi)關(guān)損耗、承受短路電流能力及dinedt等參數(shù)，決定了IGB

2、T的靜態(tài)與動(dòng)態(tài)特性。因此，在使用IGBT時(shí)，最重要的工作就是要設(shè)計(jì)好驅(qū)動(dòng)與保護(hù)電路。典型的典型的IGBTIGBT柵極驅(qū)動(dòng)電路柵極驅(qū)動(dòng)電路一個(gè)理想的一個(gè)理想的IGBTIGBT驅(qū)動(dòng)器應(yīng)具有以下基本性能驅(qū)動(dòng)器應(yīng)具有以下基本性能:(1)動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)能為IGBT柵極提供具有陡峭前后沿的驅(qū)動(dòng)脈沖。當(dāng)IGBT在硬開(kāi)關(guān)方式下工作時(shí)會(huì)在開(kāi)通及關(guān)斷過(guò)程中產(chǎn)生較大的開(kāi)關(guān)損耗。這個(gè)過(guò)程越長(zhǎng)開(kāi)關(guān)損耗越大。器件工作頻率較高時(shí)開(kāi)關(guān)損耗甚至?xí)蟠蟪^(guò)IGBT通態(tài)損耗

3、造成管芯溫升較高。這種情況會(huì)大大限制IGBT的開(kāi)關(guān)頻率和輸出能力同時(shí)對(duì)IGBT的安全工作構(gòu)成很大威脅。IGBT的開(kāi)關(guān)速度與其柵極控制信號(hào)的變化速度密切相關(guān)。IGBT的柵源特性呈非線(xiàn)性電容性質(zhì)因此驅(qū)動(dòng)器須具有足夠的瞬時(shí)電流吞吐能力才能使IGBT柵源電壓建立或消失得足夠快從而使開(kāi)關(guān)損耗降至較低的水平。另一方面驅(qū)動(dòng)器內(nèi)阻也不能過(guò)小以免驅(qū)動(dòng)回路的雜散電感與柵極電容形成欠阻尼振蕩。同時(shí)過(guò)短的開(kāi)關(guān)時(shí)間也會(huì)造成主回路過(guò)高的電流尖峰這既對(duì)主回路安全不利

4、也容易在控制電路中造成干擾。（2）能向IGBT提供適當(dāng)?shù)恼驏艍?。IGBT導(dǎo)通后的管壓降與所加?xùn)旁措妷河嘘P(guān)在漏源電流一定的情況下uGS越高uDS就越低器件的導(dǎo)通損耗就越小這有利于充分發(fā)揮管子的工作能力。但是uGS并非越高越好一般不允許超過(guò)20V原因是一旦發(fā)生過(guò)流或短路柵壓越高則電流幅值越高IGBT損壞的可能性就越大。通常綜合考慮取15V為宜。武漢大學(xué)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)第3頁(yè)共8頁(yè)二二IGBTIGBT驅(qū)動(dòng)電路的原理驅(qū)動(dòng)電路的原理工作原理如圖1所示

5、(圖中VIG即為IGBT管，下圖同VIs為光禍ISO1)o圖一工作原理2.1正常開(kāi)通過(guò)程當(dāng)EXB841輸人端腳14和腳15有10mA的電流流過(guò)時(shí)，光禍ISO1導(dǎo)通，A點(diǎn)電位迅速下降至0VV1和V2截止V2截止使D點(diǎn)電位上升至20VV4導(dǎo)通，V5截止，EXB841通過(guò)V4及柵極電阻Rg向IGBT提供電流使之迅速導(dǎo)通。其端電壓下降至導(dǎo)通電壓Uces=3V，與此同時(shí)，由于截止使電源通過(guò)R3向電容C1充電，其時(shí)間常數(shù)τ=2.21.1μs=2.4

6、2μs。由于C2充電A點(diǎn)電位上開(kāi)，因?yàn)镈z1的反向擊穿電壓為13VA到達(dá)這一電壓所需時(shí)間為t1=τlnUc／（UcUz1）=2.42μsln20／（2013）=2.54μs2.2正常關(guān)斷過(guò)程控制電路使EXB841輸人端腳14和腳15無(wú)電流流過(guò)，光藕ISO1不通，A點(diǎn)電位上升使V1和V2導(dǎo)通V2導(dǎo)通使V4截止、V5導(dǎo)通，IGBT柵極電荷通過(guò)V5迅速放電，使EXB841的腳3電位迅速下降至OV(相對(duì)于EXB841腳1低5V)，使IGBT可靠