电子元器件系列知识—IGBT.doc

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1、电子元器件系列知识—IGBT一、IGBT驱动1驱动电压的选择IGBT模块GE间驱动电压可由不同地驱动电路产生。典型的驱动电路如图1所示。图1IGBT驱动电路示意图Q1，Q2为驱动功率推挽放大，通过光耦隔离后的信号需通过Q1，Q2推挽放大。选择Q1，Q2其耐压需大于50V。选择驱动电路时，需考虑几个因素。由于IGBT输入电容较MOSFET大，因此IGBT关断时，最好加一个负偏电压，且负偏电压比MOSFET大，IGBT负偏电压最好在-5V~-10V之内；开通时，驱动电压最佳值为15V10％,15V的驱

2、动电压足够使IGBT处于充分饱和，这时通态压降也比较低，同时又能有效地限制短路电流值和因此产生的应力。若驱动电压低于12V，则IGBT通态损耗较大，IGBT处于欠压驱动状态；若>20V，则难以实现电流的过流、短路保护，影响IGBT可靠工作。2栅极驱动功率的计算由于IGBT是电压驱动型器件，需要的驱动功率值比较小，一般情况下可以不考虑驱动功率问题。但对于大功率IGBT，或要求并联运行的IGBT则需要考虑驱动功率。IGBT栅极驱动功率受到驱动电压即开通和关断电压，栅极总电荷和开关f的影响。栅极驱动电源

3、的平均功率计算公式为：=（+）**f对一般情况=15V，=10V，则简化为：=25**f。f为IGBT开关频率。栅极峰值电流为：=[-（-）]/=(+)/注意：应为内部和外部驱动电阻之和，EUPEC部分IGBT模块内部封有驱动电阻。3栅极驱动电阻的选择在设计IGBT驱动电路时，选择适当的栅极驱动电阻比较重要。对IGBT的动态性有较大的影响，越小，栅电容放电较快，开关时间较快，开关损耗就较低。但发生短路时或与IGBT反并联的续流二极管关断期间，施加了集电极一栅极电容上的/和/可引起栅极电路有电流流过

4、，若电流足够大，则在栅极电阻上产生电压，严重的后果是引起IGBT误导通，或在栅极驱动电路产生振荡。此外，比较小时，是得IGBT开通/变大，从而引起较高的/，增加续流二极管恢复时的浪涌电压。相反，较大时降低了IGBT的开关速度，增加了开关的损耗。因此，选择时需要折中考虑。4栅极驱动及布线的几点注意事项图2驱动电路布线说明栅极驱动电路的布局对防止潜在的干扰，减小噪声损耗和减小驱动电路保护动作次数由较大的影响，因此驱动电路的布线需要注意一下几点：u驱动电路连线尽量的短，即将阴影部分内的环路面积减至最低。

5、将驱动电路、吸收电路布置在同一个PCB版上，并装在IGBT模块上市最佳方案。u在不能直接布在同一个PCB版上的情况，驱动连线要采用双绞线（>2转/cm）,正确放置栅极驱动电路版或屏蔽驱动电路，以防止主电路和驱动、控制电路的相互干扰。u桥式逆变电路高端各个IGBT的驱动回路之间，高端和低端回路之间的寄生电容回耦合/产生的干扰，要在布线时尽量减少寄生电容。电源变压器各驱动电源绕组之间的寄生电容，也是耦合干扰噪声的来源，在这种情况下，EUPEC2ED300C17S/ST系列IGBT驱动电路板，消除了各驱

6、动电源之间的干扰，逆变电路所有IGBT均可共用一个驱动电源（+15V），其负电压由内部自动产生。u在靠近IGBT的GE之间加双16V-18V稳压二极管，以箝位/引起的耦合到栅极的电压尖峰。u采用光耦隔离控制与高频驱动信号时，应选择公模抑制比大于10KV/μs的高速光耦。二IGBT过流与短路保护IGBT是高频开关器件，芯片内部的电流密度大。当发生过流或短路故障时，器件中流过的大于额定值的电流时，极易使器件管芯结温度升高，导致器件烧坏。因此，对IGBT的过流或短路保护相应时间必须快，必须在10μs以内

7、完成。应用实践表明：过电流时IGBT电力电子线路中经常发生的故障和损坏IGBT模块的主要原因之一，过流保护应当首先考虑。须指出的是：过流于短路保护是两个概念，他们既有联系也有区别。过流大多数是指某种原因引起的负载过载；短路是指桥臂直通，或主电压经过开关IGBT的无负载回来，他们的保护方法也有区别。如过流保护常用电流检出传感器，短路保护常通过检测IGBT饱和压降，配合驱动电路来实现。不同的功率有不同的方法来实现过流过短路保护。1、小功率IGBT模块过流保护对于小功率IGBT模块，通常采用直接串电阻的

8、方法来检测器件输出电流，从而判断过电流故障，通过电阻检测时，无延迟；输出电路简单；成本低；但检测电路与主电路不隔离，检测电阻上有功耗，因此，只适合于小功率IGBT模块。2、中功率IGBT模块的电流检测与过流、短路保护中功率IGBT模块的电流检测与过流、短路保护，一种方法是仍然采用电阻检测法，而了降低电阻产生功耗及发热产生的影响，可把带散热器的取样电阻固定在散热器上，以测量更大的电流。3、中、大功率IGBT模块的电流检测与过流、短路保护对于大、中功率IGBT模块的电流检测与过流保护常