IGBT驱动放大电路[参照].pdf

IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）是一种高性能的半导体器件，结合了MOSFET（金属-氧化物-半导体场效应晶体管）和BJT（双极型晶体管）的优点，具有高输入阻抗、快速开关速度、低饱和电压和高耐压大电流能力。在电力电子领域，IGBT被广泛应用在各种电源转换、电机控制和变频器系统中。 IGBT的工作特性主要体现在其开关行为上。当栅极施加正电压时，IGBT导通，而当施加负电压时，器件关断。这种控制方式使得IGBT可以实现高效能的开关操作。其伏安特性曲线随着控制电压UGE的增加而上移，通过改变UGE的电平，IGBT可以在饱和和截止状态间切换，这是开关电源中常见的工作模式。 设计IGBT的驱动电路时，需要考虑以下几点： 1. 提供适当的正反向电压，确保IGBT能可靠地开通和关断。通常，正栅极电压选择小于15V，以避免在故障状态下电流过大；负栅极电压一般设定为-5V，以防止误导通。 2. 开关时间的控制是关键，快速开关能提高工作效率，减少损耗，但过高频率可能导致电压尖峰，可能损伤器件或电路。 3. 驱动电路必须提供足够的电压和电流，以维持IGBT在正常和过载条件下的工作状态。 4. 栅极电阻RG的选取影响着电流和电压的上升速率，太大可能导致开关时间延长和损耗增加，太小则可能引起误导通或损坏。 5. 驱动电路应具备良好的抗干扰能力和保护机制，防止静电和其他噪声影响，并且在未采取防静电措施时，不能让栅射极开路。 实际应用中，常见的IGBT驱动电路有以下几种： 1. 直接驱动法，通常需要正负双电源，通过放大器提供门极电流，同时使用RC网络进行振荡抑制，适用于小容量IGBT。 2. 隔离驱动法，包括变压器隔离和光电耦合隔离，增强电路隔离性和安全性，适用于不同容量的IGBT。 3. 集成模块驱动电路，如EXB840，具有高速、抗干扰强、保护功能全面等特点，能够实现对IGBT的优化驱动，并且可通过增加外部元件实现过流检测和保护功能。 例如，EXB840集成模块在20V直流电源下工作，内部产生的负偏压供外部使用，通过高速光耦实现输入隔离。控制脉冲通过14脚输入，低电平时IGBT导通，高电平时截止。过流保护功能通过检测IGBT的饱和压降，当集电极电流过大时，通过保护电路降低栅极电压，使IGBT延时截止，并通过5脚输出过电流信号，封锁PWM信号，保护系统安全。 IGBT驱动电路的设计需要综合考虑器件的特性、开关性能、保护需求以及抗干扰能力，以确保IGBT在电力电子系统中的稳定高效运行。