摘要：本文根據(jù)IGBT驅(qū)動光耦特性總結(jié)了驅(qū)動電路的設(shè)計要求。采用PC929設(shè)計了一種簡單、實用的IGBT驅(qū)動電路，分析了保護(hù)電路的性能。進(jìn)行的正常開通關(guān)斷實驗和故障保護(hù)實驗表明，該電路可滿足IGBT驅(qū)動的要求，并具有可靠的保護(hù)功能。
關(guān)鍵詞：IGBT；驅(qū)動電路；保護(hù)電路
1.引言
絕緣門極雙極型晶體管IGBT (Isolated Gate Bipolar Transistor)，是八十年代中期發(fā)展起來的一種復(fù)合了功率場效應(yīng)管和電力晶體管優(yōu)點的新型復(fù)合器件，既具有輸入阻抗高、開關(guān)速度快、熱穩(wěn)定性好和驅(qū)動電路簡單的優(yōu)點，又具有通態(tài)電壓低、耐壓高和承受電流大等優(yōu)點，因此發(fā)展迅速，很快在電機(jī)驅(qū)動、中頻和開關(guān)電源以及要求快速、低損耗的領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用[1]。在IGBT的實際應(yīng)用中，其柵極驅(qū)動電路的合理設(shè)計是保證IGBT安全可靠運行的重要環(huán)節(jié)。目前，國內(nèi)外推出了針對IGBT的多種驅(qū)動模塊，如EXB841、M57962L、IR2110[4]、IXDN404[7]等，實際應(yīng)用中，多種IGBT驅(qū)動模塊電路使用上都有其局限性[3]。本文介紹了一種采用PC929芯片的IGBT驅(qū)動電路設(shè)計方法，具有簡單實用的優(yōu)點，可用于中小功率的變流器。
2IGBT驅(qū)動電路設(shè)計要求
根據(jù)IGBT的特性，對其驅(qū)動電路有如下要求：
(1) 提供適當(dāng)?shù)恼聪驏艠O電壓，使IGBT可靠地開通和關(guān)斷。當(dāng)正偏壓增大時IGBT通態(tài)壓降和開通損耗均下降，但若柵極電壓UGE過大，則負(fù)載短路時其IC隨UGE增大而增大，對其安全不利。因此使用中UGE取15V左右的正向柵極電壓較為合適[2]。負(fù)偏電壓可防止由于關(guān)斷時浪涌電流過大而使IGBT誤導(dǎo)通，一般選UGE為-10V左右為宜。
(2)IGBT開通后，驅(qū)動電路應(yīng)提供足夠的電壓、電流幅值，使IGBT在正常工作及過載情況下不致因退出飽和而損壞。
(3) 能為IGBT柵極提供具有較陡峭前后沿的驅(qū)動脈沖。IGBT的快速開通和關(guān)斷可降低開關(guān)損耗。
(4) 選擇恰當(dāng)IGBT驅(qū)動電路中的柵極電阻和保護(hù)檢測回路電阻。
(5) 具有柵壓限幅電路，保護(hù)柵極不被擊穿。IGBT柵極極限電壓一般為土20 V，驅(qū)動信號超出此范圍可能破壞柵極[6]。
(6) 驅(qū)動電路應(yīng)具有較強(qiáng)的抗干擾能力及對IGBT的保護(hù)功能。IGBT的控制、驅(qū)動及保護(hù)電路等應(yīng)與其高速開關(guān)特性相匹配，另外，在未采取適當(dāng)?shù)姆漓o電措施情況下，IGBT的G-E端不能開路。
3.基于PC929的IGBT驅(qū)動電路設(shè)計
日本SHARP公司生產(chǎn)的PC929芯片具有高速、內(nèi)建短路保護(hù)電路、使用方便等特點，是一種比較典型的驅(qū)動電路芯片。驅(qū)動電流最大為0.4A；具有小于0.5ms的高速響應(yīng)時間；隔離電壓高達(dá)4kV，適用于中小容量IGBT的驅(qū)動。
本文設(shè)計的基于PC929的驅(qū)動保護(hù)電路具有單電源、正負(fù)偏壓、過流檢測、可靠保護(hù)等主要特性，功能較為完善，具有廣泛應(yīng)用前景。驅(qū)動電路由驅(qū)動主電路和保護(hù)邏輯電路兩部分組成。
3.1驅(qū)動電路簡介
圖1所示為基于PC929的驅(qū)動電路。PC929是內(nèi)建短路保護(hù)電路的門極驅(qū)動高速光耦芯片，PWM脈沖輸入到芯片1、3腳，26伏的供電電壓接到13、14腳。由于橋臂上、下開關(guān)管驅(qū)動電壓不能共地，因此每個IGBT管的驅(qū)動電路需要單獨電源供電，本實驗采用開關(guān)電源提供的各路獨立的直流電源。
11腳通過R10構(gòu)成門極脈沖輸出，通過電阻R11和10
：鞏經(jīng)理
：13915946763
：南京塞姆泵業(yè)有限公司
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