《igbt驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。

1、一種IGBT驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)　　IGBT的概念是20世紀(jì)80年代初期提出的。IGBT具有復(fù)雜的集成結(jié)構(gòu)，它的工作頻率可以遠(yuǎn)高于雙極晶體管。IGBT已經(jīng)成為功率半導(dǎo)體器件的主流。在10～100kHz的中高壓大電流的范圍內(nèi)得到廣泛應(yīng)用。IGBT進(jìn)一步簡化了功率器件的驅(qū)動(dòng)電路和減小驅(qū)動(dòng)功率。　　1IGBT的工作特性。　　IGBT的開通和關(guān)斷是由柵極電壓來控制的。　　當(dāng)柵極施以正電壓時(shí)，MOSFET內(nèi)形成溝道，并為PNP晶體管提供基極電流，從而使IGBT導(dǎo)通。此時(shí)從N+區(qū)注入到N-區(qū)的空穴（少子）對(duì)N-區(qū)進(jìn)行電導(dǎo)調(diào)制，減小

2、Ⅳ區(qū)的電阻Rdr?，使阻斷電壓高的IGBT也具有低的通態(tài)壓降。當(dāng)柵極上施以負(fù)電壓時(shí)。MOSFET內(nèi)的溝道消失，PNP晶體管的基極電流被切斷，IGBT即被關(guān)斷。　　在IGBT導(dǎo)通之后。若將柵極電壓突然降至零，則溝道消失，通過溝道的電子電流為零，使集電極電流有所下降，但由于N-區(qū)中注入了大量的電子和空穴對(duì)，因而集電極電流不會(huì)馬上為零，而出現(xiàn)一個(gè)拖尾時(shí)間?！　?驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)　　2.1IGBT器件型號(hào)選擇　　1）IGBT承受的正反向峰值電壓　　考慮到2-2.5倍的安全系數(shù)，可選IGBT的電壓為1200V?！　?）IGB

3、T導(dǎo)通時(shí)承受的峰值電流?！　☆~定電流按380V供電電壓、額定功率30kVA容量算。選用的IGBT型號(hào)為SEMIKRON公司的SKM400GA128D?！　?.2IGBT驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)要求　　對(duì)于大功率IGBT，選擇驅(qū)動(dòng)電路基于以下的參數(shù)要求：器件關(guān)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(fù)偏壓-VGE和門極電阻RG的大小，對(duì)IGBT的通態(tài)壓降、開關(guān)時(shí)間、開關(guān)損耗、承受短路能力以及dv／dt電流等參數(shù)有不同程度的影響。門極驅(qū)動(dòng)條件與器件特性的關(guān)系見表1。柵極正電壓的變化對(duì)IGBT的開通特性、負(fù)載

4、短路能力和dVcE／dt電流有較大影響，而門極負(fù)偏壓則對(duì)關(guān)斷特性的影響比較大。在門極電路的設(shè)計(jì)中，還要注意開通特性、負(fù)載短路能力和由dVcE／dt電流引起的誤觸發(fā)等問題（見表1）。表1IGBT門極驅(qū)動(dòng)條件與器件特性的關(guān)系　　由于IGBT的開關(guān)特性和安全工作區(qū)隨著柵極驅(qū)動(dòng)電路的變化而變化，因而驅(qū)動(dòng)電路性能的好壞將直接影響IGBT能否正常工作。為使IGBT能可靠工作。IGBT對(duì)其驅(qū)動(dòng)電路提出了以下要求?！　?）向IGBT提供適當(dāng)?shù)恼驏艍?。并且在IGBT導(dǎo)通后。柵極驅(qū)動(dòng)電路提供給IGBT的驅(qū)動(dòng)電壓和電流要有足夠的幅度

5、，使IGBT的功率輸出級(jí)總處于飽和狀態(tài)。瞬時(shí)過載時(shí)，柵極驅(qū)動(dòng)電路提供的驅(qū)動(dòng)功率要足以保證IGBT不退出飽和區(qū)。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，VGE越高，VDS儺就越低，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，VGE并非越高越好，一般不允許超過20V，原因是一旦發(fā)生過流或短路，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?！　?）能向IGBT提供足夠的反向柵壓。在IGBT關(guān)斷期間，由于電路中其他部分的工作，會(huì)在柵極電路中產(chǎn)

6、生一些高頻振蕩信號(hào)，這些信號(hào)輕則會(huì)使本該截止的IGBT處于微通狀態(tài)，增加管子的功耗。重則將使調(diào)壓電路處于短路直通狀態(tài)。因此，最好給處于截止?fàn)顟B(tài)的IGBT加一反向柵壓f幅值一般為5～15V），使IGBT在柵極出現(xiàn)開關(guān)噪聲時(shí)仍能可靠截止。　　3）具有柵極電壓限幅電路，保護(hù)柵極不被擊穿。IGBT柵極極限電壓一般為+20V，驅(qū)動(dòng)信號(hào)超出此范圍就可能破壞柵極。　　4）由于IGBT多用于高壓場合。要求有足夠的輸人、輸出電隔離能力。所以驅(qū)動(dòng)電路應(yīng)與整個(gè)控制電路在電位上嚴(yán)格隔離，一般采用高速光耦合隔離或變壓器耦合隔離。　　5）I

7、GBT的柵極驅(qū)動(dòng)電路應(yīng)盡可能的簡單、實(shí)用。應(yīng)具有IGBT的完整保護(hù)功能，很強(qiáng)的抗干擾能力，且輸出阻抗應(yīng)盡可能的低?！　?.3驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)　　隔離驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品大部分是使用光電耦合器來隔離輸入的驅(qū)動(dòng)信號(hào)和被驅(qū)動(dòng)的絕緣柵，采用厚膜或PCB工藝支撐，部分阻容元件由引腳接入。這種產(chǎn)品主要用于IGBT的驅(qū)動(dòng)，因IGBT具有電流拖尾效應(yīng)，所以光耦驅(qū)動(dòng)器無一例外都是負(fù)壓關(guān)斷。　　M57962L是日本三菱電氣公司為驅(qū)動(dòng)IGBT設(shè)計(jì)的厚膜集成電路，實(shí)質(zhì)是隔離型放大器，采用光電耦合方法實(shí)現(xiàn)輸入與輸出的電氣隔離，隔離電壓高達(dá)2500V，并

8、配置了短路／過載保護(hù)電路?！　57962L可分別驅(qū)動(dòng)600V／200A和600V／400A級(jí)IGBT模塊，具有很高的性價(jià)比。本次課題設(shè)計(jì)中選用的IGBT最大電流400A考慮其他隔離要求及保護(hù)措施，選用了M57962L設(shè)計(jì)了一種IGBT驅(qū)動(dòng)電路?！　D1為M57962L內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖，采用光耦實(shí)現(xiàn)電氣隔離，光耦是快速型的，適合高頻開關(guān)運(yùn)行，光耦的原邊已串聯(lián)限流電阻（約185