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IGBT驅動電路設計要求

作者:海飛樂技術 時間:2019-06-18 18:16

  IGBT良好的器件特性和工作效率需要一個高性能的驅動電路來支持,尤其是當IGBT串聯使用和并聯使用時,驅動電路是其安全穩定工作的保障基礎之一。下面是總結出設計IGBT驅動電路時需要滿足的幾個條件。
 
  1、為了保證IGBT可靠地完成開通、關斷,驅動電路應該為IGBT柵極提供連續的正向偏壓以及反向偏壓。當柵極電壓大于IGBT開啟電壓VGE(th),IGBT導通;柵極電壓等于零時,柵射極負電壓使IGBT可靠關斷,有效防止噪聲引入引起的IGBT誤導通。由于IGBT漏電流隨著柵極電壓增大而增大,為了保護IGBT不出現擎住效應,一般正向導通的柵極電壓取15V左右。射極電壓不宜過大,為了防止柵射極反向擊穿,射極電壓一般選擇在-2~-15V之間。
 
  2、柵極電阻Rg的大小影響著IGBT內部輸入寄生電容的充放電速度,從而對IGBT一系列工作特性參數產生影響。表1為柵極電阻對IGBT工作特性的影響。通常datasheet中參考的IGBT柵極電阻值為最小值,在實際電路中由于主電路結構、母線電壓、雜散電感、工作電流等參數的變動,柵極電阻的值通常在datasheet中給定值的一倍和十倍數值之間。在許多驅動電路中,為了獲得較小的IGBT開通和關斷時間,一般柵極電阻選擇原則為開通時的柵極電阻小于關斷時柵極電阻。表1為柵極電阻對IGBT工作特性的影響。

柵極電阻對IGBT工作特性的影響 
表1 柵極電阻對IGBT工作特性的影響
 
  3、驅動電路輸出電壓脈沖的上升沿、下降沿時間應足夠小,保證IGBT穩定工作的同時減少器件功耗。
 
  4、柵極端還需設有柵壓限幅電路,防止柵極電壓過高損壞IGBT。
 
  5、驅動電路應具有保護功能,能迅速檢測出IGBT過流狀態,鎖存輸入信號并在第一時間停止脈沖電壓輸出。
 
  6、IGBT在串聯使用時,由于母線上的電壓為高壓信號,而驅動電路內的控制信號和電源信號都是低壓信號。因此在保證驅動電路正常工作的前提下,一定要注意驅動電路與高壓電路的電位隔離。
 
  7、由于柵極信號的工作頻率在高頻區域,系統中相互連接的柵極驅動電路數量比較大。為了避免因為這些驅動電路連線纏繞在一起干擾電路正常工作,引線需要選擇絞線或同軸電纜屏蔽線,并且還應該盡量減小柵極驅動電路中IGBT模塊柵-射極的引線長度。
 
  在滿足上述幾點設計要求的同時,提高IGBT工作的可靠性,可以采用不同形式的驅動電路。比如使用分立元件組成的電路來驅動IGBT工作,雖然用此方法設計的電路比較簡單,造價便宜,卻存在功能不全、性能不夠優良的缺點;也可以選用集成好的驅動芯片作為IGBT的驅動電路,這種電路使用簡單,且穩定性很好,已被人們廣泛使用。IGBT器件研究機構和生產廠商已經成功研發了很多專門提供IGBT使用的集成驅動電路,這種電路可以很好地保證電路的可靠性。
 




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