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IGBT 的驱动与保护技术

晨怡热管 2007/3/28 19:59:51
1 IGBT 的驱动条件驱动条件与 IGBT 的特性密切相关。设计栅极驱动电路时,应特别注意开通特性、负载短路能力和    dUds dt 引起的误触发等问题。

     正偏置电压 Uge 增加,通态电压下降,开通能耗 Eon 也下降,分别如图 2 62 a  b 所示。由图中还可看出,若十 Uge 固定不变时,导通电压将随漏极电流增大而增高,开通损耗将随结温升高而升高。

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负偏电压一 Uge 直接影响 IGBT 的可靠运行,负偏电压增高时漏极浪涌电流明显下降,对关断能耗无显著影响,- Uge 与集电极浪涌电流和关断能耗 Eoff  的关系分别如图  2 63 a   b 所示。

     门极电阻 Rg  增加,将使 IGBT 的开通与关断时间增加;因而使开通与关断能耗均增加。而门极电阻减少,则又使 di/dt 增大,可能引发 IGBT 误导通,同时 Rg 上的损耗也有所增加。具体关系如图 2-64 263.pcx (70755 字节)

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由上述不难得知: IGBT 的特性随门板驱动条件的变化而变化 , 就象双极型晶体管的开关特性和安全工作区随基极驱动而变化一样。但是 IGBT 所有特性不能同时最佳化。

     双极型晶体管的开关特性随基极驱动条件( Ib1 Ib2 )而变化。然而,对于  IGBT 来说,正如图  2 63 和图  2 64 所示,门极驱动条件仅对其关断特性略有影响。因此,我们应将更多的注意力放在 IGBT  的开通、短路负载容量上。

     对驱动电路的要求可归纳如下:

    l   IGBT  MOSFET 都是电压驱动,都具有一个   2  5 5V  的阈值电压,有一个容性输入阻抗,因此 IGBT 对栅极电荷非常敏感故驱动电路必须很可靠,要保证有一条低阻抗值的放电回路,即驱动电路与 IGBT 的连线要尽量短。

    2 )用内阻小的驱动源对栅极电容充放电,以保证栅极控制电压 Uge, 有足够陡的前后沿,使 IGBT 的开关损耗尽量小。另外, IGBT 开通后,栅极驱动源应能提供足够的功率,使 IGBT 不退出饱和而损坏。

    3 )驱动电路要能传递几十    kHz 的脉冲信号。

    4 )驱动电平十 Uge 也必须综合考虑。+ Uge 增大时,  IGBT  通态压降和开通损耗均下降,但负载短路时的 Ic 增大, IGBT 能承受短路电流的时间减小,对其安全不利,因此在有短路过程的设备中 Uge 应选得小些,一般选    12  15V

    5 )在关断过程中,为尽快抽取  PNP 管的存储电荷,须施加一负偏压 Uge,   但它受 IGBT G E 间最大反向耐压限制,一般取 --1v -- 10V

   6 )在大电感负载下, IGBT 的开关时间不能太短,以限制出 di/dt 形成的尖峰电压,确保 IGBT 的安全。

   7 )由于  IGBT 在电力电子设备中多用于高压场合,故驱动电路与控制电路在电位上应严格隔离。

   8   IGBT 的栅极驱动电路应尽可能简单实用,最好自身带有对 IGBT 的保护功能,有较强的抗干扰能力。

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