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IGBT驱动电路设计要求

作者:海飞乐技术 时间:2019-06-18 18:16

  IGBT良好的器件特性和工作效率需要一个高性能的驱动电路来支持,尤其是当IGBT串联使用和并联使用时,驱动电路是其安全稳定工作的保障基础之一。下面是总结出设计IGBT驱动电路时需要满足的几个条件。
 
  1、为了保证IGBT可靠地完成开通、关断,驱动电路应该为IGBT栅极提供连续的正向偏压以及反向偏压。当栅极电压大于IGBT开启电压VGE(th),IGBT导通;栅极电压等于零时,栅射极负电压使IGBT可靠关断,有效防止噪声引入引起的IGBT误导通。由于IGBT漏电流随着栅极电压增大而增大,为了保护IGBT不出现擎住效应,一般正向导通的栅极电压取15V左右。射极电压不宜过大,为了防止栅射极反向击穿,射极电压一般选择在-2~-15V之间。
 
  2、栅极电阻Rg的大小影响着IGBT内部输入寄生电容的充放电速度,从而对IGBT一系列工作特性参数产生影响。表1为栅极电阻对IGBT工作特性的影响。通常datasheet中参考的IGBT栅极电阻值为最小值,在实际电路中由于主电路结构、母线电压、杂散电感、工作电流等参数的变动,栅极电阻的值通常在datasheet中给定值的一倍和十倍数值之间。在许多驱动电路中,为了获得较小的IGBT开通和关断时间,一般栅极电阻选择原则为开通时的栅极电阻小于关断时栅极电阻。表1为栅极电阻对IGBT工作特性的影响。

栅极电阻对IGBT工作特性的影响 
表1 栅极电阻对IGBT工作特性的影响
 
  3、驱动电路输出电压脉冲的上升沿、下降沿时间应足够小,保证IGBT稳定工作的同时减少器件功耗。
 
  4、栅极端还需设有栅压限幅电路,防止栅极电压过高损坏IGBT。
 
  5、驱动电路应具有保护功能,能迅速检测出IGBT过流状态,锁存输入信号并在第一时间停止脉冲电压输出。
 
  6、IGBT在串联使用时,由于母线上的电压为高压信号,而驱动电路内的控制信号和电源信号都是低压信号。因此在保证驱动电路正常工作的前提下,一定要注意驱动电路与高压电路的电位隔离。
 
  7、由于栅极信号的工作频率在高频区域,系统中相互连接的栅极驱动电路数量比较大。为了避免因为这些驱动电路连线缠绕在一起干扰电路正常工作,引线需要选择绞线或同轴电缆屏蔽线,并且还应该尽量减小栅极驱动电路中IGBT模块栅-射极的引线长度。
 
  在满足上述几点设计要求的同时,提高IGBT工作的可靠性,可以采用不同形式的驱动电路。比如使用分立元件组成的电路来驱动IGBT工作,虽然用此方法设计的电路比较简单,造价便宜,却存在功能不全、性能不够优良的缺点;也可以选用集成好的驱动芯片作为IGBT的驱动电路,这种电路使用简单,且稳定性很好,已被人们广泛使用。IGBT器件研究机构和生产厂商已经成功研发了很多专门提供IGBT使用的集成驱动电路,这种电路可以很好地保证电路的可靠性。
 




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