高功率密度的IGBT驱动电路研究.pdf

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1、高功率密度的IGBT驱动电路研究任华清傅强苏桂国涂有波(1．河海大学机电工程学院，江苏常州213022；2．江苏宏微科技股份有限公司，江苏常州213022)ResearchonHighPowerDensityIGBTDriveCircuitRENHuaqing，FUQiang，SUGuiguo，TUYoubo(1．CollegeofMechanicalandElectricalEngineering，HohaiUniversity，Changzhou213022，China；2．MacMicScience&TechnologyCo．，Lt

2、d．，Changzhou213022，China)摘要：针对集成IGBT模块的驱动要求，以高功限制。另外还存在电路复杂，外围电路多、体积大率密度为目标，采用HCPL一316J设计了一种小体等缺点，不利于实现高功率密度。针对以上问题，积的IGBT驱动保护电路。介绍了驱动保护电路的采用HCPL一316J设计了一种IGBT驱动电路，具原理、计算以及试验分析过程，试验结果验证了该有外围电路少、过流软关断、工作可靠、成本低等优电路的正确性和可靠性，具有一定的实用价值。点。并通过实际电路测试观察栅极驱动波形、IGBT关键词：HCPL一316J；集成功

3、率模块；高功率的开通和关断波形，验证本设计的可靠性和实用性。密度；驱动保护1HCPL一316J芯片介绍中图分类号：TM464文献标识码：AHCPL一316J是美国Agilent公司生产的一种文章编号：1001—2257(2015)08—0056—03IGBT门极驱动光耦合器，其内部集成电压欠饱和Abstract：Accordingtothedriverequirements检测电路及故障状态反馈电路，为驱动电路的可靠ofintegratedpowermodule，aimingathighpower性提供了保障。具有低压锁存、过流探测和故障

4、状density，anIGBTdriveprotectioncircuithavinga态反馈等功能，在故障发生时，可实现IGBT软关smallvolumewasdesignedbasedonHCPL一316J．断、降栅压保护，没有外部功率放大时，最高可驱动Thisarticleintroducestheprincipleofdrivepro—150A／1200V的IGBT。tectioncircuit，calculationandthetestinganda—2IGBT驱保护电路的基本要求nalysisprocess．Theactual

5、experimentalresultsverifiedtheaccuracyandreliabilityofthisdrive根据IGBT的静态特性、开关暂态特性、其允许circuit，showingthatithasacertainpracticalval的安全工作区，IGBT工作时门极驱动保护电路应Ue．满足如下基本要求：Keywords：HCPL一316J；integratedpowera．具有隔离功能。HCPL一316J的隔离等级为module；highpowerdensity；driveprotection2500V，满足设计要

6、求。b．栅极电阻R选择要适当。R选择过大会j．．0引言减小IGBT的，同时也会增加开关损耗，提高发Ut目前IGBT的驱动模块种类繁多，其中EXB系热量；R。过小会增强IGBT工作的耐固性，也增加列和M579系列驱动应用最为广泛¨1]。鉴于EXBIGBT的譬及，而导致IGBT被击穿和误导通，所UU系列存在过电流保护无自锁功能、负偏压不足；以栅极电阻的选取至关重要¨2]。M57962I系列过流保护仅对IGBT软关断，而不能C．驱动电压要合适。正向驱动电压过大容易导进行降栅压保护，且工作频率和控制精度受到一定致IGBT产生擎住效应，使门极失控，

7、最终造成器件收稿日期：2015—03—30的损坏；如果驱动电压过小会使器件因退出饱和区·56·《机械与电．子》2O15(8)IGBT驱动电进入线性放大区，而导致IGBT热损坏。另外在关正常工作时，HCPL一316J的信号输入端和信断时，为了快速抽出剩余载流子，一般采用5～10v号输出端保持同步，输出端采用NPN型和PNP型的负偏压l_3]。的三极管构成推挽放大电路，对V岍脚的输出信号d．驱动电路应具有过流欠压等保护功能，并能进行二次放大，保证驱动功率，采用体积较小的及时反馈故障信号。D44VH和D45VH构成推挽放大电路，D44VH和除了

8、IGBT自身对驱动电路的要求外，还要满D45VH为一对互补三极管。另外配置一1OV负偏足集成功率模块对驱动电路的要求。集成功率模压，可以加速IGBT的关断过程。其具体工作原理块在空间限制的场合