IGBT驱动电路设计.doc
《IGBT驱动电路设计.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《IGBT驱动电路设计.doc(8页珍藏版)》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、-_一种一种 IGBT 驱动电路的设计驱动电路的设计IGBT 的概念是 20 世纪 80 年代初期提出的。IGBT 具有复杂的集成结构,它的工作频率可以远高于双极晶体管。IGBT 已经成为功率半导体器件的主流。在 10100 kHz 的中高压大电流的范围内得到广泛应用。IGBT 进一步简化了功率器件的驱动电路和减小驱动功率。1 IGBT 的工作特性。IGBT 的开通和关断是由栅极电压来控制的。当栅极施以正电压时,MOSFET 内形成沟道,并为 PNP 晶体管提供基极电流,从而使 IGBT 导通。此时从 N+区注入到 N-区的空穴(少子)对 N-区进行电导调制,减小区的电阻 Rdr ,使阻断电压
2、高的 IGBT 也具有低的通态压降。当栅极上施以负电压时。MOSFET 内的沟道消失,PNP 晶体管的基极电流被切断,IGBT 即被关断。在 IGBT 导通之后。若将栅极电压突然降至零,则沟道消失,通过沟道的电子电流为零,使集电极电流有所下降,但由于 N-区中注入了大量的电子和空穴对,因而集电极电流不会马上为零,而出现一个拖尾时间。2 驱动电路的设计2.1 IGBT 器件型号选择1)IGBT 承受的正反向峰值电压考虑到 2-2.5 倍的安全系数,可选 IGBT 的电压为 1 200 V。2)IGBT 导通时承受的峰值电流。额定电流按 380 V 供电电压、额定功率 30 kVA 容量算。选用的
3、 IGBT 型号为 SEMIKRON 公司的SKM400GA128D。2.2 IGBT 驱动电路的设计要求对于大功率 IGBT,选择驱动电路基于以下的参数要求:器件关断偏置、门极电荷、耐固性和电源情况等。门极电路的正偏压 VGE 负偏压-VGE 和门极电阻 RG 的大小,对 IGBT 的通态压降、开关时间、开关损耗、承受短路能力以及 dvdt 电流等参数有不同程度的影响。门极驱动条件与器件特性的关系见表 1。栅极正电压 的变化对 IGBT 的开通特性、负载短路能力和 dVcEdt 电流有较大影响,而门极负偏压则对关断特性的影响比较大。在门极电路的设计中,还要注意开通特性、负载短路能力和由 dV
4、cEdt 电流引起的误触发等问题(见表 1)。表 1 IGBT 门极驱动条件与器件特性的关系由于 IGBT 的开关特性和安全工作区随着栅极驱动电路的变化而变化,因而驱动电路性能的好坏将直接影响 IGBT能否正常工作。为使 IGBT 能可靠工作。IGBT 对其驱动电路提出了以下要求。-_1)向 IGBT 提供适当的正向栅压。并且在 IGBT 导通后。栅极驱动电路提供给 IGBT 的驱动电压和电流要有足够的幅度,使 IGBT 的功率输出级总处于饱和状态。瞬时过载时,栅极驱动电路提供的驱动功率要足以保证 IGBT 不退出饱和区。IGBT 导通后的管压降与所加栅源电压有关,在漏源电流一定的情况下,VG
5、E越高,VDS傩就越低,器件的导通损耗就越小,这有利于充分发挥管子的工作能力。但是, VGE并非越高越好,一般不允许超过 20 V,原因是一旦发生过流或短路,栅压越高,则电流幅值越高,IGBT 损坏的可能性就越大。通常,综合考虑取+15 V 为宜。2)能向 IGBT 提供足够的反向栅压。在 IGBT 关断期间,由于电路中其他部分的工作,会在栅极电路中产生一些高频振荡信号,这些信号轻则会使本该截止的 IGBT 处于微通状态,增加管子的功耗。重则将使调压电路处于短路直通状态。因此,最好给处于截止状态的 IGBT 加一反向栅压 f 幅值一般为 515 V),使 IGBT 在栅极出现开关噪声时仍能可靠
6、截止。3)具有栅极电压限幅电路,保护栅极不被击穿。IGBT 栅极极限电压一般为+20 V,驱动信号超出此范围就可能破坏栅极。4)由于 IGBT 多用于高压场合。要求有足够的输人、输出电隔离能力。所以驱动电路应与整个控制电路在电位上严格隔离,一般采用高速光耦合隔离或变压器耦合隔离。5)IGBT 的栅极驱动电路应尽可能的简单、实用。应具有 IGBT 的完整保护功能,很强的抗干扰能力,且输出阻抗应尽可能的低。2.3 驱动电路的设计隔离驱动产品大部分是使用光电耦合器来隔离输入的驱动信号和被驱动的绝缘栅,采用厚膜或 PCB 工艺支撑,部分阻容元件由引脚接入。这种产品主要用于 IGBT 的驱动,因 IGB
7、T 具有电流拖尾效应,所以光耦驱动器无一例外都是负压关断。M57962L 是日本三菱电气公司为驱动 IGBT 设计的厚膜集成电路,实质是隔离型放大器,采用光电耦合方法实现输入与输出的电气隔离,隔离电压高达 2 500 V,并配置了短路过载保护电路。M57962L 可分别驱动 600 V200 A 和 600 V400 A 级 IGBT 模块,具有很高的性价比。本次课题设计中选用的 IGBT 最大电流 400 A 考虑其他隔离要求及保护措施,选用了 M57962L 设计了一种 IGBT 驱动电路。图 1 为 M57962L 内部结构框图,采用光耦实现电气隔离,光耦是快速型的,适合高频开关运行,光
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- IGBT 驱动 电路设计
限制150内