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1、精品学习资源IGBT 驱动电路原理及设计方法本文着重介绍三个 IGBT 驱动电路；驱动电路的作用是将单片机输出的脉冲进行功率放大，以驱动IGBT，保证 IGBT 的牢靠工作， 驱动电路起着至关重要的作用，对IGBT驱动电路的基本要求如下：（1） ） 供应适当的正向和反向输出电压，使IGBT牢靠的开通和关断；（2） ） 供应足够大的瞬态功率或瞬时电流，使IGBT 能快速建立栅控电场而导通；（3） ） 尽可能小的输入输出推迟时间，以提高工作效率；（4） ） 足够高的输入输出电气隔离性能，使信号电路与栅极驱动电路绝缘；（5） ） 具有灵敏的过流爱惜才能；欢迎下载精品学习资源驱动电路 EXB841/8
2、40EXB841 工作原理如图 1，当 EXB841的 14 脚和 15 脚有 10mA的电流流过 1us 以后 IGBT正常开通， VCE下降至 3V 左右， 6 脚电压被钳制在 8V 左右，由于 VS1稳压值是 13V，所以不会被击穿， V3 不导通， E 点的电位约为 20V，二极管 VD截止，不影响 V4 和 V5 正常工作；当 14 脚和 15 脚无电流流过，就 V1 和 V2 导通， V2 的导通使V4 截止、 V5 导通， IGBT栅极电荷通过 V5 快速放电，引脚 3 电位下降至 0V，是 IGBT 栅一 射间承担 5V 左右的负偏压， IGBT 牢靠关断，同时 VCE的快速上
3、升使引脚 6“悬空”； C2 的放电使得 B 点电位为 0V，就 V S1 仍然不导通，后续电路不动作， IGBT正常关断；欢迎下载精品学习资源如有过流发生， IGBT 的 V CE 过大使得 VD2截止，使得 VS1 击穿， V3 导通， C4 通过 R7 放电， D 点电位下降，从而使IGBT 的栅一射间的电压 UGE降低 ，完成慢关断，实现对IGBT 的爱惜；由EXB841实现过流爱惜的过程可知， EXB841判定过电流的主要依据是6 脚的电压， 6 脚的电压不仅与 VCE有关，仍和二极管 VD2 的导通电压 Vd有关；典型接线方法如图 2，使用时留意如下几点：a、IGBT 栅- 射极驱
4、动回路来回接线不能太长（一般应当小于1m），并且应当接受双绞线接法，防止干扰；b、由于 IGBT 集电极产生较大的电压尖脉冲，增加IGBT栅极串联电阻 RG有利于其安全工作；但是栅极电阻RG不能太大也不能太欢迎下载精品学习资源小，假如 RG 增大，就开通关断时间延长，使得开通能耗增加；相反，假如 RG太小，就使得 di/dt增加，简洁产生误导通；c、图中电容 C 用来吸取由电源连接阻抗引起的供电电压变化， 并不是电源的供电滤波电容，一般取值为47 F ；d、6 脚过电流爱惜取样信号连接端，通过快复原二极管接IGBT集电极；e、14、15 接驱动信号，一般 14 脚接脉冲形成部分的地， 15 脚
5、接输入信号的正端， 15 端的输入电流一般应当小于 20mA，故在 15脚前加限流电阻；f 、为了保证牢靠的关断与导通，在栅射极加稳压二极管；b、端口 VL/Reset这个端子是用来定义具有施密特性质的输入InA 和 InB 的，使得输入在 2/3VL 时开通，在 I/3 VL时作为关断信号；当 PWM信号是 TTL 电平常， 该端子连接如图 3-5 所示，当输入 InA 和 InB 信号为15V 的时候，该端子应当通过一个大约1K 左右的电阻连接到 +15V 电源上，这样开启和关断电压分别应当是 lov和 5V；另外，输入欢迎下载精品学习资源UL/Reset 端仍有另外的功能：假如其接地，就
6、规律驱动接口单元l.DI001内的错误信息被清除；c、门极输出端门极输出 Gx 端子接电力半导体的门极，当SCALE驱动器用 15V 供电的时候，门极输出土15V. 负的门极电压由驱动器内部产生；使用如图 3-6结构的电路可以实现开通和关断的速度的不一样，增加了用户使用的灵敏性；d、布局和布线驱动器应当尽可能近的和功率半导体放在一起，这样从驱动器 到电力晶体管的引线就会尽可能的短，一般来说驱动器的连线尽量 不要长 过 10 厘 M；同时一般要求到集电极和发射极的引线接受绞合线，仍有可以在 IGBT 的门极和发射极之间连接一对齐纳稳压二极管（ 1518V） 来爱惜 IGBT 不会被击穿；欢迎下载
7、精品学习资源驱动模块的模式选择端MOD外接+15V 电源，输入引脚 RC1 和RC2 接地，为直接工作模式；规律把握电平接受+15V，信号输入管脚 InA、 InB连 接在一起接收来自单片机的脉冲信号，进行同步把握；2SD315A的 SO1 和 SO2 两只管脚外接三极管和光耦用来向单片机输出两输出通道的工作状态，其输出端结构皆为集电极开路输出，可以通过外接上拉电阻以适用于各种电平规律；在管脚 SO1、SO2 和电源之间以及VisoX 和 LSX 之间加发光二极管进行故障指示；正常情形下SO1 和 SO2 输出皆为高电平，上电后D3 和 D4 先亮，延时几秒后熄灭，同时 D8和 D15发亮；当
8、检测到故障信号时， SO1 和 SO2 的输出电平被拉低到地，即D3 和 D4 发亮，同时 D8 和 D15 闪烁； 2SD315A是通过监测 UCE欢迎下载精品学习资源（ sat ）来 判定回路是否 短路和过流，当检测到一路或两路发生过流现象时，检测电路会把反常状态回馈到驱动模块，驱动模块内部会产生一个故障信号并将它锁存，锁存时间为1s，在这段时间内，驱动模块不再输出信号，而是将两组IGBT 准时关断予以爱惜；同时，状态输出管脚 SO1和 SO2的高电平 被拉低，光耦 TLP521 导通，两路状态信号通过或门 74LS32送给单片机；为防止因关断速度太快在 IGBT 的集电极上产生很高的反电
9、动势，在门极输出端接受如以下图的电路结构实现开通和关断速度的不同；开通时门极电阻为 3.4 ，关断时电阻为 6.8 ，二极管接受快恢复型，这样就使关断速度下降到安全水平；IGBT短路失效机理IGBT负载短路下的几种后果（1） ） 超过热极限：半导体的本征温度极限为250，当结温超过本征温度，器件将丢失阻断才能，IGBT 负载短路时，由于短路电流时结温升 高，一旦超过其热极限时，门级爱惜也相应失效；（2） ） 电流擎住效应：正常工作电流下， IGBT 由于薄层电阻Rs很小，没有电流擎住现象，但在短路状态下，由于短路电流很大， 当 Rs 上的压降 高于 0.7V 时，使 J1 正偏，产生电流擎住，
10、门级便欢迎下载精品学习资源失去电压把握；（3） ） 关断过电压：为了抑制短路电流，当故障发生时，把握 电路马上撤去正门级电压，将IGBT关断，短路电流相应下降；由于短路电流大，因此，关断中电流下降率很高，在布线电感中将感生很高的电压，特殊是在器件内封装引线电感上的这种感应电压很难 抑制，它将使器件有过电流变为关断过电压而失效；IGBT过流爱惜方法（1） ） 减压法：是指在故障显现时，降低门级电压；由于短路电流比例于外加正门级电压Ug1，因此在故障时，可将正门级电压降低；（2） ） 切断脉冲方法：由于在过流时，Uce 电压上升，我们利用检测集电极电压的方法来判定是否过流，假如过流，就切断触发脉冲；同时尽量接受软关断方式，缓解短路电流的下降率，防止产生过电压造成对 IGBT的损坏；欢迎下载