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IGBT高压大功率驱动和保护电路的设计方案
IGBT在以变频器及各类电源为代表的电力电子装置中得到了广泛应用。IGBT
集双极型功率晶体管和功率MOSFE
T的优点于一体,具有电压控制、输入阻抗大、驱动功
率小、控制电路简单、开关损耗小、通断速度快和工作频率高等优点。
但是,IGBT 和其它电力电子器件一样,其应用还依赖于电路条件和开关环境。因此,
IGBT 的驱动和保护电路是电路设计的难点和重点,是整个装置运行的关键环节。
为解决IGBT的可靠驱动问题,国外各IGBT生产厂家或从事IGBT应用的企业开发出了众
多的IGBT驱动集成电路或模块,如国内常用的日本富士公司生产的EX
B8 系列,三菱电机
公司生产的M579 系列,美国IR公司生产的IR21 系列等。但是,EXB8 系列、M579 系列和
IR21 系列没有软关断和电源电压欠压保护功能,而惠普生产的HCLP一 316J有过流保护、
欠压保护和 1GBT软关断的功能,且价格相对便宜,因此,本文将对其进行研究,并给出
1700V,200~300A IGBT的驱动和保护电路。
1 IGBT 的工作特性
IGBT是一种电压型控制器件,它所需要的驱动电流与驱动功率非常小,可直接与模拟
或数字功能块相接而不须加任何附加接口电路。IGBT的导
通与关断是由栅极电压UGE来控
制的,当UGE大于开启电压UGE(th)时IGBT导通,当栅极和发射极间施加反向或不加信
号时,IGBT被关断。
IGBT 与普通晶体三极管一样,可工作在线性放大区、饱和区和截止区,其主要作为开
关器件应用。在驱动电路中主要研究 IGBT 的饱和导通和截止两个状态,使其开通上升沿和
关断下降沿都比较陡峭。
2 IGBT 驱动电路要求
在设计 IGBT 驱动时必须注意以下几点。
1)栅极正向驱动电压的大小将对电路性能产生重要影响,必须正确选择。当正向驱动
电压增大时,.IGBT的导通电阻下降,使开通损耗减小;但若正向驱动电压过大则负载短
路时其短路电流IC随UGE增大而增大,可能使IGB
T出现擎住效应,导致门控失效,从而造
成IGBT的损坏;若正向驱动电压过小会使IGBT退出饱和导通区而进入线性放大区域,使
IGBT过热损坏;使用中选 12V≤UGE≤18V为好。栅极负偏置电压可防止由于关断时浪涌电
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