IGBT自举驱动技术详解

"本文详细探讨了IGBT（绝缘栅双极型晶体管）的自举驱动方式，重点关注了电平箝位技术和负压驱动电路的设计，以解决自举驱动电路在大功率应用中的问题和挑战。" IGBT自举驱动方式是一种简化驱动电源设计的方法，仅需一路电源即可驱动上下桥臂的两个功率开关器件。然而，这种驱动方式在某些情况下可能产生问题，特别是在桥式电感负载电路中，IGBT在关断状态下会承受集电极-发射极间电压的快速上升，这可能导致栅极电压的异常变化，进而使IGBT意外开通，造成桥臂短路。 为了解决这个问题，文章提出了一种电平箝位技术。在栅极限流电阻上反并联二极管可以在一定程度上改善漏电流引起的栅极电压上升，但这种方法在大功率应用中效果有限。因此，针对大功率IGBT，建议采用一种改进的电路设计，如图2-2所示，通过在关断期间将栅极驱动电平箝位到零电平，利用三极管VT1和VT2来抑制因电容密勒效应产生的电流，从而显著减少栅极驱动波形上的毛刺干扰。 此外，负压驱动电路在大功率IGBT驱动中也至关重要，它能够在IGBT关断期间在栅极上施加负电压，例如-5V，以增强关断的可靠性，防止误开通。自举电路本身不具备生成负压的功能，但可以通过额外的无源器件，如图3-3所示的C5、C6电容和5V稳压管ZD1、ZD2来实现这一功能。当电源上电时，C6通过R1充电至5V，下桥驱动光耦工作时，下管栅极电压变为15V，确保IGBT正常导通。当光耦不工作时，栅极电压维持在15V，保持IGBT的关断状态。 IGBT自举驱动方式虽然简化了设计，但也需要精心设计的电平箝位和负压驱动电路来确保在大功率应用中的稳定性和可靠性。这些技术的应用能够有效防止不必要的电压波动和电流毛刺，提高系统的整体性能和安全性。在设计IGBT驱动电路时，理解和掌握这些关键技术是非常重要的。