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分立元器件構成的IGBT驅動電路

時間:2019-07-26 09:32:01來源:電子發燒友 作者:電子愛好者 點擊:
分立元器件構成的IGBT驅動電路  通常設計的驅動電路多為采用脈沖變壓器耦合,其優點是結構簡單,適用于中小功率變換設備中的IGBT。缺點是不適用于大型功率變換設備中的大

分立元器件構成的IGBT驅動電路

  通常設計的驅動電路多為采用脈沖變壓器耦合,其優點是結構簡單,適用于中小功率變換設備中的IGBT。缺點是不適用于大型功率變換設備中的大功率IGBT器件,脈沖變壓器耦合驅動電路存在波形失真、容易振蕩,尤其是脈沖變壓器耦合不良、漏感偏大時更為嚴重,抗干擾與抑制誤觸能力低。并因其是一種無源驅動器而不適應高頻大功率IGBT器件。

  圖1a所示的驅動電路適合于驅動低頻小功率IGBT,當控制信號Vi為高電平時,Vl導通,輸出Vo對應控制的開關管(IGBT)導通;當控制信號Vi為低電平時,V2導通,輸出Vo對應控制的開關管(IGBT)被關斷。

  圖1b所示的驅動電路是采用場效應管組成推挽電路,其工作原理同圖1a,這種電路高頻峰值驅動電流可達10A以上,適用于大功率IGBT器件。

  圖2所示的驅動保護二合一電路適用于驅動低頻小功率IGBT,如果將雙極型NPN與PNP三極管換成N溝道與P溝道大功率場管后就可構成高頻大電流驅動器。


圖2 驅動保護二合一電路

  在圖2所示的驅動保護二合一電路中,不采用光耦合器作信號隔離而用磁環變壓器耦合方波信號,因光耦合器的速度不夠快,并存在光耦合器的上升下降波沿延時,采用變壓器傳輸可獲得陡直上升下降波沿,幾乎沒有傳輸延時。適用于驅動高頻大功率的IGBT器件。本電路具有驅動速度快,過流保護動作快,是比較理想的驅動保護二合一實用IGBT驅動電路。

  在圖2所示驅動保護二合一電路基礎上增加軟關斷技術的驅動電路如圖4所示。


  圖5所示驅動電路為采用光耦合器等分立元器件構成的IGBT驅動電路。當輸入控制信號時,光耦合器VLC導通,晶體管V2截止,V3導通輸出+15V驅動電壓。當輸入控制信號為零時,VLC截止,V2、Ⅵ導通,輸出-10V電壓。+15V和-10V電源需靠近驅動電路,驅動電路輸出端及電源地端至IGBT柵極和發射極的引線應采用雙絞線,長度最好不超過0.5m。在IGBT驅動電路設計時應注意以下幾點:

  1) IGBT柵極耐壓一般在±20V左右,因此驅動電路輸出端應設有柵極過電壓保護電路,通常的做法是在柵極并聯穩壓二極管或電阻。并聯穩壓二極管的缺陷是增加等效輸人電容Cin,從而影響開關速度,并聯電阻的缺陷是減小輸入阻抗,增大驅動電流,使用時應根需要取舍。

  2) 盡管IGBT所需驅動功率很小,但由于MOSFET存在輸入電容Cin,開關過程中需要對電容充放電,因此驅動電路的輸出電流應足夠大。假定導通驅動時,在上升時間tr內線性地對MOSFET輸入電容Cin充電,則驅動電流為IGE=Cin×VGS/tr,其中可取tr=2.2RCin,R為輸入回路電阻。

  3) 為可靠關閉IGBT,防止鎖定效應,要給柵極加一負偏壓,因此應采用雙電源為驅動路供電。

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