IGBT驱动电路解说.doc

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1、1．IGBT驱动电路的要求驱动电路的作用是将单片机输出的脉冲进行功率放大，以驱动IGBT，保证IGBT的可靠工作，驱动电路起着至关重要的作用，图1为典型的PWM信号控制图腾柱电路以驱动IGBT开通与关断。对IGBT驱动电路的基本要求如下：图1IGBT典型驱动电路触发脉冲要有足够快的上升速度和下降速度，即脉冲沿前后要陡峭；栅极串联电阻Rg要恰当，Rg过小，关断时间过短，关断时产生的集电极尖峰电压过高，Rg过大，器件开关速度降低，开关损耗增大。栅极-射极电压(VGE)要恰当，增大删射正偏压对减小开通损耗与导通损耗有

2、利，但也会使IGBT承受短路时间变短，续流二极管反向恢复电压增大。因此正偏压要适当，通常为+15V。为了保证在C-E间遇到噪声时可靠关断，关断时必须在栅极施加负偏压，以防止受到干扰时误开通和加快关断速度，减小关断损耗，幅值一般为-（5~10）V。当IGBT处于负载短路或过流状态时，能在IGBT允许的时间内通过逐渐降低栅极电压自动抑制故障电流，实现IGBT的软关断。驱动电路的软关断过程不应随输入信号的消失而受到影响。下面从以上四个方面分析三种驱动模块电路（驱动电路EXB841/840、SD315A集成驱动模块、M

3、57959L/M57962L厚膜驱动电路）的特性。2.驱动电路EXB841/8402.1．EXB841驱动芯片的内部特性及其原理EXB841驱动芯片是可作为600V400A或者1200V300A以下的IGBT驱动电路，具有单电源、正负偏压、过流检测及保护、软关断等特性。驱动模块导通与关断时间都在1.5µs以内。最大允许的开关频率为40KHz。EXB系列驱动器的各引脚功能如下：脚1：连接用于反向偏置电源的滤波电容器；脚2：电源（＋20V）；脚3：驱动输出；脚4：用于连接外部电容器，以防止过流保护电路误动作（大多数

4、场合不需要该电容器）；脚5：过流保护输出；脚6：集电极电压监视；脚7、8：不接；脚9：电源地；脚10、11：不接；脚14、15：驱动信号输入（一，＋）；图2驱动电路EXB841/840EXB841由放大部分、过流保护部分和5V电压基准部分组成。放大部分由光耦合器IS01（TLP550）、V2、V4、V5和R1、C1、R2、R9组成，其中IS01起隔离作用，V2是中间级，V4和V5组成推挽输出。过流保护部分由V1、V3、VD6、VS1和C2、R3、R4、R5、R6、C3、R7、R8、C4等组成。它们实现过流检测和

5、延时保护功能。EXB84l的脚6通过快速二极管VD7接至IGBT的集电极，显然它是通过检测电压Uce的高低来判断是否发生短路。5V电压基准部分由R10、VS2和C5组成，既为驱动IGBT提供-5V反偏压，同时也为输入光耦合器IS01提供副边电源。其主要有三个工作过程：正常开通过程、正常关断过程和过流保护动作过程。14和15两脚间外加PWM控制信号，当触发脉冲信号施加于14和15引脚时，在栅极与源极之间产生约15V的IGBT开通电压；当触发控制脉冲撤销时，在栅极与源极之间产生-5.1V的IGBT关断电压。过流保护

6、动作过程是根据IGBT的集电极与源极之间电压Uce的大小判定是否过流而进行保护的，Uce由二极管VD7检测。当IGBT开通时，若发生负载短路等发生大电流的故障，Uce会上升很多，使得VD7截止，EXB841的6脚“悬空”，C点电位开始由约8V上升，当上升至13V时，Vs1被击穿，V3导通，C4通过R7和V3放电，E点的电压逐渐下降，VD1导通，从而使IGBT的GE间电压Uce下降，实现软关断，完成EXB841对IGBT的保护。射极电位为-5.1V，由EXB841内部的稳压二极管Vs2决定。图3EXB841典型应

7、用电路表1EXB841典型应用相关电阻电感匹配参数2.2．EXB841的典型应用图3为官方给出的EXB841的典型应用电路。由于IGBT集电极在开通和关断过程中，产生较大的电压尖脉冲，增加IGBT栅极串联电阻RG有利于其安全工作。如果RG偏大，则开通关断时间延长，使得开通能耗增加；相反，则使得di/dt增加，容易产生误导通。其中表1中给出了RG的相关取值。图中电容用来吸收由电源连接阻抗引起的供电变化，并不是电源的供电滤波电容，取值参考表1。6脚过电流保护取样信号连接端，通过快恢复二极管接IGBT集电极，可防止电

8、机反电势回流。14、15脚接驱动信号，一般14脚接脉冲形成部分的地，15脚接输入信号的正端，15脚输入电流一般应该小于20mA，所以在15脚前加限流电阻。2.3．EXB841/840驱动模块过流保护的缺点过流保护阀值过高：：由EXB841实现过流保护的过程可知，EXB841判定过流的主要依据是6脚电压．6脚电压U6不仅和Uce有关,还和二极管VD2的导通电压Ud及Ue有关，VD2在0．