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IGBT的驅(qū)動(dòng)電路原理與保護(hù)技術(shù)

時(shí)間:2008-09-23 11:52:00來(lái)源:fenghy

導(dǎo)語(yǔ):?IGBT 的驅(qū)動(dòng)條件驅(qū)動(dòng)條件與 IGBT 的特性密切相關(guān)
1 . IGBT 的驅(qū)動(dòng)條件驅(qū)動(dòng)條件與 IGBT 的特性密切相關(guān)。設(shè)計(jì)柵極驅(qū)動(dòng)電路時(shí),應(yīng)特別注意開通特性、負(fù)載短路能力和 dUds / dt 引起的誤觸發(fā)等問(wèn)題。 正偏置電壓 Uge 增加,通態(tài)電壓下降,開通能耗 Eon 也下降,分別如圖 2 - 62 a 和 b 所示。由圖中還可看出,若十 Uge 固定不變時(shí),導(dǎo)通電壓將隨漏極電流增大而增高,開通損耗將隨結(jié)溫升高而升高。
負(fù)偏電壓一 Uge 直接影響 IGBT 的可靠運(yùn)行,負(fù)偏電壓增高時(shí)漏極浪涌電流明顯下降,對(duì)關(guān)斷能耗無(wú)顯著影響,- Uge 與集電極浪涌電流和關(guān)斷能耗 Eoff 的關(guān)系分別如圖 2 - 63 a 和 b 所示。
門極電阻 Rg 增加,將使 IGBT 的開通與關(guān)斷時(shí)間增加;因而使開通與關(guān)斷能耗均增加。而門極電阻減少,則又使 di/dt 增大,可能引發(fā) IGBT 誤導(dǎo)通,同時(shí) Rg 上的損耗也有所增加。具體關(guān)系如圖 2-64 。
由上述不難得知: IGBT 的特性隨門板驅(qū)動(dòng)條件的變化而變化 , 就象雙極型晶體管的開關(guān)特性和安全工作區(qū)隨基極驅(qū)動(dòng)而變化一樣。但是 IGBT 所有特性不能同時(shí)最佳化。 雙極型晶體管的開關(guān)特性隨基極驅(qū)動(dòng)條件( Ib1 , Ib2 )而變化。然而,對(duì)于 IGBT 來(lái)說(shuō),正如圖 2 - 63 和圖 2 - 64 所示,門極驅(qū)動(dòng)條件僅對(duì)其關(guān)斷特性略有影響。因此,我們應(yīng)將更多的注意力放在 IGBT 的開通、短路負(fù)載容量上。 對(duì)驅(qū)動(dòng)電路的要求可歸納如下: l ) IGBT 與 MOSFET 都是電壓驅(qū)動(dòng),都具有一個(gè) 2 . 5 ~ 5V 的閾值電壓,有一個(gè)容性輸入阻抗,因此 IGBT 對(duì)柵極電荷非常敏感故驅(qū)動(dòng)電路必須很可靠,要保證有一條低阻抗值的放電回路,即驅(qū)動(dòng)電路與 IGBT 的連線要盡量短。 2 )用內(nèi)阻小的驅(qū)動(dòng)源對(duì)柵極電容充放電,以保證柵極控制電壓 Uge, 有足夠陡的前后沿,使 IGBT 的開關(guān)損耗盡量小。另外, IGBT 開通后,柵極驅(qū)動(dòng)源應(yīng)能提供足夠的功率,使 IGBT 不退出飽和而損壞。 3 )驅(qū)動(dòng)電路要能傳遞幾十 kHz 的脈沖信號(hào)。 4 )驅(qū)動(dòng)電平十 Uge 也必須綜合考慮。+ Uge 增大時(shí), IGBT 通態(tài)壓降和開通損耗均下降,但負(fù)載短路時(shí)的 Ic 增大, IGBT 能承受短路電流的時(shí)間減小,對(duì)其安全不利,因此在有短路過(guò)程的設(shè)備中 Uge 應(yīng)選得小些,一般選 12 ~ 15V 。 5 )在關(guān)斷過(guò)程中,為盡快抽取 PNP 管的存儲(chǔ)電荷,須施加一負(fù)偏壓 Uge, 但它受 IGBT 的 G 、 E 間最大反向耐壓限制,一般取 ——1v — —— 10V 。 6 )在大電感負(fù)載下, IGBT 的開關(guān)時(shí)間不能太短,以限制出 di/dt 形成的尖峰電壓,確保 IGBT 的安全。 7 )由于 IGBT 在電力電子設(shè)備中多用于高壓場(chǎng)合,故驅(qū)動(dòng)電路與控制電路在電位上應(yīng)嚴(yán)格隔離。 8 ) IGBT 的柵極驅(qū)動(dòng)電路應(yīng)盡可能簡(jiǎn)單實(shí)用,最好自身帶有對(duì) IGBT 的保護(hù)功能,有較強(qiáng)的抗干擾能力。

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