igbt自举的驱动方式

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1、浅谈IGBT自举的驱动方式发布时间：2012-03-2310:00　　　类型：技术前沿　　　286人浏览自举悬浮驱动电源大大简化了驱动电源设计，只用一路电源即可以完成上下桥臂两个功率开关器件的驱动驱动电路的抗干扰技术一、电平箝位　　自举驱动电路不能产生负偏压，如果用于驱动桥式电路，在半桥电感负载电路下运行，处于关断状态下的IGBT由于其反并联二极管的恢复过程，将承受集电极-发射极间电压的急剧上升。此静态的du/dt通常比IGBT关断时的上升率高。由于电容密勒效应的影响，此du/di在集电极-栅极间电容内产生电流，流向栅极驱动电路。如图1-

2、1所示。虽然在关断状态下栅极电压UGE为零，由于栅极电路的阻抗（栅极限流电阻RG、引线电感LG），该漏电流使UGE增加，趋向于UGE(th)。最恶劣的情况是使该电压达阀值电压，该IGBT将被开通，导致桥臂短路。驱动电路输出阻抗不够小，沿栅极的灌入电流会在驱动电压上加上比较严重的毛刺干扰。　　针对自举电路的不足，在实际应用中需对输出驱动电流进行改进，其改进方法是在栅极限流电阻上反并联一个二极管，但此方法在大功率下效果不太明显。对于大功率IGBT，可采用图2-2所示的电路，在关断期间将栅极驱动电平箝位到零电平。在桥臂上管开通期间，驱动信号使V

3、T1导通、VT2截止。上管关断期间，VT1截止，VT2基极呈高电平而导通，将上管栅极电位拉到低电平（三极管的饱和压降）。这样，由于电容密勒效益产生的电流从VT2中流过，栅极驱动波形上的毛刺可以大大减小。下管同理。二、负压驱动电路在大功率IGBT驱动电路设计而中，各路驱动电源独立，集成驱动电流一般都有产生负压的功能，在IGBT关断期间在栅极上施加负电压，一般为-5V。其作用也是为了增强IGBT关断的可靠性，防止由于电容密勒效益而造成IGBT误导通。自举电路无这一功能，但可以通过加几个无源器件来实现负压的功能，如图3-3所示。在上下管驱动电路

4、中均加上由C5和C6以及5V稳压管ZD1和ZD2组成的负压电路，其工作原理为：电源电压VCC为20V，在上电期间，电源通过R1给C6充电，C6上保持5V的电源。在下桥驱动光耦工作时， 下桥驱动光耦引脚5输出20V高电平，这时加在下管S2栅极上的电压为20V-5V=15V，IGBT正常导通。当下桥驱动光耦不工作时，下桥驱动光耦引脚5输出0V，此时S2栅极上的电压为-5V,从而实现关断时所需的负压。对于上管S1，在上桥驱动光耦工作时，上桥驱动光耦引脚5输出20V电压，加在S1栅极上的电压为15V。在上桥驱动光耦不工作时，上桥驱动光耦引脚5端输

5、出为0V，S1栅极电压为-5V。由于IGBT为电压型驱动器件，所以负压电容C5和C6上的电压波动较小，维持在5V，自举电容上的电压也维持在20V左右，只在下管S2导通的瞬间有一个短暂的充电过程。IGBT的导通压降一般小于3V，负压电容C5的充电在S2导通时完成。对于C5、C6的选择，要求其容量大于IGBT栅极输入寄生电容Ciss。自举电容充电电路中的二极管VD1必需是快恢复二极管，应留有足够的电流裕量。三、变频运行时自举电容的充放电自举电容(C1)的从电时序（1）:IGBT2导通（图4-4）当IGBT2处于导通状态时，C1上的充电电压VC

6、1可通过下式计算；VC1=VCC-VF1-Vsat2-ID*R2（过度过程）VC1=VCC（稳定状态）此处VCC为控制电源电压，VF1为二极管D1的顺方向压降，Vsat2为IGBT2的饱和压降然后，IGBT2被关断，此时上下桥臂同时处于关断状态，电机电流通过FWD1进入续流模式。当VS处电位上升至接近P处电位时C1停止充电。当IGBT1处于导通状态时，由于驱动电路要消耗电流，所以C1上的电压将从VC1开始逐渐下降。（如图5-5）（2）：IGBT2关断FWD2导通状态时当IGBT2关断FWD2导通时，C1上的充电电压VC1可通过下式来计算：

7、VC1=VCC-VF1+VEC2此处VEC2为FWD2的顺方向下压降,IGBT2和IGBT1都关断时，通过FWD2保持续流模式。因此，当VS处的电位下降到VEC2时，C1开始充电以恢复其下降的电位。当VS处电位上升至接近P电位水平时，C1停止充电。其后，IGBT1再次导通时，由于驱动电路要消耗电流，C1上的电压将从VC1(2)电位开始逐渐下降。四、自举电容及栅极限流电阻的选取  自举电容由一个大电容和一个小电容并联组成，在频率为20KHz左右的工作状态下选用1uF的电容和0.1uF的电容并联使用。并联高频小电容用来吸收高频毛刺干扰电压。主

8、电路上管的驱动电压波形峰顶不应出现下降的现象。驱动大容量的IGBT器件时，在工作频率较低的情况下要注意自举电容电压稳定性问题，故应选用较大容量的电容。  选择适当的栅极限流电阻对IGBT驱动来