分立元器件構(gòu)成的IGBT驅(qū)動(dòng)電路
分立元器件構(gòu)成的IGBT驅(qū)動(dòng)電路
通常設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)電路多為采用脈沖變壓器耦合，其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適用于中小功率變換設(shè)備中的IGBT。缺點(diǎn)是不適用于大型功率變換設(shè)備中的大功率IGBT器件，脈沖變壓器耦合驅(qū)動(dòng)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(shí)更為嚴(yán)重，抗干擾與抑制誤觸能力低。并因其是一種無(wú)源驅(qū)動(dòng)器而不適應(yīng)高頻大功率IGBT器件。
圖1a所示的驅(qū)動(dòng)電路適合于驅(qū)動(dòng)低頻小功率IGBT，當(dāng)控制信號(hào)Vi為高電平時(shí)，Vl導(dǎo)通，輸出Vo對(duì)應(yīng)控制的開(kāi)關(guān)管（IGBT）導(dǎo)通；當(dāng)控制信號(hào)Vi為低電平時(shí)，V2導(dǎo)通，輸出Vo對(duì)應(yīng)控制的開(kāi)關(guān)管（IGBT）被關(guān)斷。
圖1b所示的驅(qū)動(dòng)電路是采用場(chǎng)效應(yīng)管組成推挽電路，其工作原理同圖1a，這種電路高頻峰值驅(qū)動(dòng)電流可達(dá)10A以上，適用于大功率IGBT器件。
圖2所示的驅(qū)動(dòng)保護(hù)二合一電路適用于驅(qū)動(dòng)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(chǎng)管后就可構(gòu)成高頻大電流驅(qū)動(dòng)器。
圖2 驅(qū)動(dòng)保護(hù)二合一電路
在圖2所示的驅(qū)動(dòng)保護(hù)二合一電路中，不采用光耦合器作信號(hào)隔離而用磁環(huán)變壓器耦合方波信號(hào)，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(shí)，采用變壓器傳輸可獲得陡直上升下降波沿，幾乎沒(méi)有傳輸延時(shí)。適用于驅(qū)動(dòng)高頻大功率的IGBT器件。本電路具有驅(qū)動(dòng)速度快，過(guò)流保護(hù)動(dòng)作快，是比較理想的驅(qū)動(dòng)保護(hù)二合一實(shí)用IGBT驅(qū)動(dòng)電路。
在圖2所示驅(qū)動(dòng)保護(hù)二合一電路基礎(chǔ)上增加軟關(guān)斷技術(shù)的驅(qū)動(dòng)電路如圖4所示。
圖5所示驅(qū)動(dòng)電路為采用光耦合器等分立元器件構(gòu)成的IGBT驅(qū)動(dòng)電路。當(dāng)輸入控制信號(hào)時(shí)，光耦合器VLC導(dǎo)通，晶體管V2截止，V3導(dǎo)通輸出+15V驅(qū)動(dòng)電壓。當(dāng)輸入控制信號(hào)為零時(shí)，VLC截止，V2、Ⅵ導(dǎo)通，輸出-10V電壓。+15V和-10V電源需靠近驅(qū)動(dòng)電路，驅(qū)動(dòng)電路輸出端及電源地端至IGBT柵極和發(fā)射極的引線應(yīng)采用雙絞線，長(zhǎng)度最好不超過(guò)0.5m。在IGBT驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：
1） IGBT柵極耐壓一般在±20V左右，因此驅(qū)動(dòng)電路輸出端應(yīng)設(shè)有柵極過(guò)電壓保護(hù)電路，通常的做法是在柵極并聯(lián)穩(wěn)壓二極管或電阻。并聯(lián)穩(wěn)壓二極管的缺陷是增加等效輸人電容Cin，從而影響開(kāi)關(guān)速度，并聯(lián)電阻的缺陷是減小輸入阻抗，增大驅(qū)動(dòng)電流，使用時(shí)應(yīng)根需要取舍。
2） 盡管IGBT所需驅(qū)動(dòng)功率很小，但由于MOSFET存在輸入電容Cin，開(kāi)關(guān)過(guò)程中需要對(duì)電容充放電，因此驅(qū)動(dòng)電路的輸出電流應(yīng)足夠大。假定導(dǎo)通驅(qū)動(dòng)時(shí)，在上升時(shí)間tr內(nèi)線性地對(duì)MOSFET輸入電容Cin充電，則驅(qū)動(dòng)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(guān)閉IGBT，防止鎖定效應(yīng)，要給柵極加一負(fù)偏壓，因此應(yīng)采用雙電源為驅(qū)動(dòng)路供電。
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