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快乐飞艇开奖现场 IGBT对驱动电路有哪些基本要求?

作者:海飞乐技术 时间:2017-04-25 09:29

  IGBT具有高可靠性、驱动简单、保护容易、不用缓冲电路和开关频率高等特点。IGBT的驱动电路作为与功率器件的直接关联部分,其性能直接影响IGBT的功耗、安全性与可靠性等特性,在功率变换器内发挥相当重要的作用。而IGBT对于技术要求较高,国内企业还没有从事IGBT及其驱动电路的生产。因此,致力于IGBT驱动电路及其应用电路的研究,研制出具有高性能的IGBT驱动电路,具有重要的理论意义和实际应用价值,并带动相关产业的发展,必将产生巨大的社会效益和经济效益。该驱动电路研制成功后,可广泛应用于各类IGBT的驱动。
 
  IGBT对驱动电路的基本要求
  功率器件IGBT对驱动电路有一些特殊的要求,驱动电路性能的优劣是其可靠工作、正常运行的关键,设计合理的驱动电路应具有如下基本要求。
  1. 驱动电路为IGBT提供一定幅值的正反向栅极电压UGE。理论上UGE≥UGE(th)时,IGBT即可开通;当UGE太大时,可能引起栅极电压震荡,损坏栅极。正向UGE越大,IGBT器件的UGES越。?接欣?诮档推骷?耐ㄌ?鸷,但也会使IGBT承受短路电流的时间变短,使续流二极管反向恢复电压增大。因此正偏压要适当,一般不允许UGE大于+20V。关断IGBT时,必须为IGBT提供-15~-5V的反向UGE,以便尽快抽取IGBT器件内部的存储电荷,缩短关断时间,提供IGBT的耐压和抗干扰能力。
  2. IGBT处于主电路地位,它的集电极直接接较高的工作电压,而驱动电路工作电压低,因此驱动电路应具有对地电位浮动的直流供电电源。故要求驱动电路具有隔离输入、输出信号的功能,同时要求在驱动电路内部信号传输无延时或延时很短。
  3. 在栅极回路中必须串联合适的电阻RG,用于控制UGE的前后沿陡度,进而控制IGBT器件的开关损耗。RG增大,UGE前后沿变缓,IGBT开关过程延长,开关损耗增加;RG减。?br /> UGE前后沿变陡,IGBT开关损耗降低,同时集电极电流变化率增大。较小的栅极电阻使得IGBT开通时的di/dt变大,导致较高的du/dt,增加了续流二极管恢复时的浪涌电压。因此,在设计栅极电阻时要兼顾到这两个方面的问题。
  选择适当的栅极串联电阻对IGBT栅极驱动相当重要。IGBT的开通和关断是通过栅极电路的充放电来实现的,因此栅极电阻值将对IGBT的动态特性产生极大的影响。数值较小的电阻使栅极电容的充放电速度较快,从而减小开关时间和开关损耗。所以,较小的栅极电阻增强了器件工作的耐固性,但它只能承受较小的栅极噪声,并可能导致栅极-发射极电容和栅极驱动导线的寄生电感产生震荡。
  当RG增大时,可抑制栅极脉冲前后沿的陡度和防止振荡,减小开关开通时的di/dt,减小IGBT集电极的尖峰电压;但当RG增大时,IGBT开关时间延长,开关损耗加大。
  当RG减小时,减小了IGBT开关时间,降低了开关损耗;但RG太小时,会导致IGBT栅极、发射极之间振荡,IGBT集电极di/dt增加,引起IGBT集电极产生尖峰电压,损坏IGBT。应根据IGBT的电流容量和电压额定值和开关频率选取RG值(如10Ω、15Ω、27Ω等),并在IGBT的栅极和发射极之间并联一个RGE≈10kΩ的电阻。
  IGBT的开关要消耗来自栅极电源的功率。其功耗受栅极驱动负、正偏置电压的差值△UGE、栅极总电荷QG和工作频率fs的影响。电源的平均功率PAV为
PAV=△UGE×QG×fs
IGBT逆变电路、电压、电流波形图见图1。

IGBT逆变电路、电压、电流波形图 
  4. 驱动电路应具有过电压保护和du/dt的保护能力。通常用两个极性相反的齐纳稳压二极管串联组成限幅器,确保IGBT基极不被击穿。由于IGBT的安全工作区域较宽,在一些电路中不设缓冲电路。
  5. 当发生短路或过电流故障时,理想的驱动电路还应该具备完善的短路保护能力。通常采用检出过电流信号切断IGBT栅极信号来进行保护。
  6. IGBT驱动电路应尽可能简单、实用,最好自身带有对被驱动功率IGBT的完整保护能力,并具有很强的抗干扰性能,其输出阻抗尽可能地低,到IGBT模块的引线应尽可能短,引线应采用绞线或同轴电缆屏蔽线。




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