大功率IGBT栅极驱动电路的研究.pdf

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1、《电气自动化)2014年第36卷第3期电子电路设计ElectronicCircuitDesign大功率lGBT栅极驱动电路的研究王瑞(宝鸡文理学院物理与信息技术系，陕西宝鸡721013)摘要：在大功率IGBT应用系统中，脉冲变压器隔离的栅极驱动电路由于能得到相对较高的隔离电压，可实现较高开关频率等优点，被广泛应用。在高压大电流IGBT特性分析的基础上，从实践出发对IGBT驱动电路的影响因素做了深入的研究，并探讨了IG．BT栅极驱动电路设计注意的几个问题。对很有实际应用价值的脉冲变压器隔离的IGBT栅极驱动电路及其相应芯片进行了分析研究。

2、由此可以更深刻地理解IGBT的驱动电路及其影响因素，这对正确使用IGBT器件及其驱动电路的设计有一定的实用价值。关键词：IGBT；栅极驱动电路；特性分析；影响因素；脉冲变压器隔离DOI：10．3969／j·issn．1000—3886．2014．03。039[中图分类号]TN386．2[文献标志码]A[文章编号]1000—3886(2014)03—0115—03ResearchofHigh—powerIGBTGateDriveCircuitWANGRui(BaojiCollegeofArtsandSciences，BaojiShaanx

3、i721013，China)Abstract：Inhigh—powerIGBTapplicationsystem，thegatedrivecircuitforpulsetransformerisolationfindsawiderangeofapplicationasitcanobtainrelativelyhighisolationvoltageandhighswitchfrequency．Onthebasisofanalysisonthecharacteristicsofthehigh—voltagelarge—currentIGB

4、T，thispapermakesanin—depthstudyonthefactorsinfluencingIGBTdrivecircuitandexploressomeissuesinitsdesignfromtheperspectiveofpracticalapplication．IGBTgratedrivecircuitofthepulsetransformerisolationwithahighvalueofpracticalapplicationanditscorrespondingchipareanalyzedtoenabl

5、eamoreprofoundunderstandingoftheIGBTdrivecircuitanditsinfluencefactors．ItisofacertainpracticalvalueforproperuseofIGBTdevicesandtheirdrivecircuit．Keywords：IGBT；gatedrivecircuit；characteristicanalysis；influencefactor；pulsetransformerisolationO引言动的。IGBT的等效电路如图2所示，这是一个双极性晶体管

6、与MOSFET模型结构，图1中的电阻是基区内的调制电阻，图示绝缘栅双极性晶体管(InsulatedGateBipolarTransistor—IG—器件为N沟道IGBT，MOSFET为N沟道型，双极性晶体管为PNPBT)问世，它综合了功率MOSFET和双极晶体管(BJT)的优点：输型。IGBT是一种电压型控制器件，其开通和关断是由栅极电压入阻抗高、开关速度快、安全工作区宽、饱和压降低(甚至接近来控制的。当给IGBT的栅极加正向电压并且大于开启电压时，GTR的饱和压降)、耐压高、电流大⋯。在通态压降和开关时间其内部结构中的MOSFET内形

7、成导电沟道，且给PNP晶体管提这两个衡量功率半导体器件性能的重要参数方面有了明显的供基极电流，使PNP晶体管导通，从而使IGBT导通。由于电导改善。调制效应，使得电阻R减小，这样高耐压的IGBT也具有很小的目前IGBT已在中小功率及以上的电力电子变流系统(如变通态压降；反之，加反向栅极电压时消除导电沟道，流过反向基极频器、UPS电源、高频焊机等)中取代了MOSFET及电力晶体管，电流，MOS管夹断，即PNP管基极开路，使IGBT关断。从而成为功率开关器件市场中的重要一员。然而，IGBT和其它电力电子器件一样，其应用还是依赖于电路条件和开

8、关环境。因此，如何有效地驱动并保护IGBT则是电路设计的难点和重点，是整个装置运行的关键环节-3]。特别是IGBT的可靠运行很大程／／'度上依赖于其栅极驱动电路，所以，决定IGBT功率转换性能的重JJ要因素