IGBT驱动是用来驱动绝缘栅双极晶体管（IGBT）的驱动电路，IGBT的驱动和保护是其应用中的关键技术。
根据IGBT的特性,其对驱动电路的要求如下:
(1)提供适当的正反向电压,使IGBT能可靠地开通和关断。当正偏压增大时IGBT通态压降和开通损耗均下降,但若UGE过大,则负载短路时其IC随UGE增大而增大,对其安全不利,使用中选UGEn15V为好。
负偏电压可防止由于关断时浪涌电流过大而使IGBT误导通,一般选UGE=-5V为宜。
(2)IGBT的开关时间应综合考虑。快速开通和关断有利于提高工作频率,减小开关损耗。但在大电感负载下,IGBT的开频率不宜过大,因为高速开断和关断会产生很高的尖峰电压,及有可能造成IGBT自身或其他元件击穿。
(3)IGBT开通后,驱动电路应提供足够的电压、电流幅值,使IGBT在正常工作及过载情况下不致退出饱和而损坏。
(4)IGBT驱动电路中的电阻RG对工作性能有较大的影响,RG较大,有利于抑制IGBT的电流上升率及电压上升率,但会增加IGBT的开关时间和开关损耗;RG较小,会引起电流上升率增大,使IGBT误导通或损坏。RG的具体数据与驱动电路的结构及IGBT的量有关,一般在几欧～几十欧,小容量的IGBT其RG值较大。
(5)驱动电路应具有较强的抗干扰能力及对IG2BT的保护功能。IGBT的控制、驱动及保护电路等应与其高速开关特性相匹配,另外,在未采取适当的防静电措施情况下,G—E断不能开路。
1 直接驱动法
如图所示,为了使IGBT稳定工作,一般要求双电源供电方式,即驱动电路要求采用正、负偏压的两电源方式,输入信号经整形器整形后进入放大级,放大级采用有源负载方式以提供足够的门极电流。为消除可能出现的振荡现象,IGBT的栅射极间接入了RC网络组成的阻尼滤波器。此种驱动电路适用于小容量的IGBT。
2 隔离驱动法
隔离驱动法有两种电路形式。
上图为最简单的变压器隔离驱动电路,适用于小容量的IGBT。图4为光电耦合隔离驱动电路,采用双
电源供电的方式。当VG使发光二极管有电流流过时,光电耦合器HU的三极管导通,R1上有电流流过,场效应管T1关断,在VC的作用下,经电阻R2、T2管的基—发射器有了偏流,T2迅速导通,经RG栅极电阻,GBT得到正偏而导通。当VG没有脉冲电压时,发光二极管不发光,作用过程相反,T1导通使T3导通,-VC经栅极电阻RG加在IGBT得栅射极之间,使IG2BT迅速关断。
3 使用EXB840集成模块控制的驱动电路
相对于分立元件驱动电路而言,集成化模块驱动电路抗干扰能力强、集成化程度高、速度快、保护功能完善、可实现IGBT的驱动。EXB840为高速型集成模块,开关频率达40kHz,能驱动75A,1200V的IGBT管。 如图5所示,适当增加外部元件,可使整个电路具有过流检测、保护及软关断功能。加直流20V作为集成块工作电源。内部利用稳压二极管产生-5V的电压,除供内部应用外,也为外用提供负偏压。集成块采用高速光耦输入隔离。
由于EXB840的15脚接高电平,故控制脉冲输入端14脚为低电平时,IGBT导通,14脚高电平时,IG2BT截止。稳压管V1、V2为栅极电压的正向限幅保护,电容C1、C2为正、反向电源的滤波电容,1脚还外接发射极的钳位二极管VD2。此外,当集电极电流过大时,IGBT的饱和压降UCE将明显增加,使集电极电位升高,过高的集电极电位作为过流信号送至6脚,通过EXB840内部的保护电路,使栅极电位逐步下降,IGBT延时截止。与此同时,5脚输出低电平,使光耦合器S01导通,输出过电流保护信号,对PWM信号提供一个封锁信号,封锁与门。
1,IGBT开关时的dv/dt和di/dt很高,在主板连接到驱动板的扁平线上套一个扁磁环,可降低对电子线路的电磁干扰.在每路IGBT的三根驱动连接线上也各套一个圆柱磁环,也可降低电磁干扰.还可以在输入电源线上也套一个圆柱磁环.
2,设计IGBT驱动板位置时,应尽量靠近IGBT,使驱动板至IGBT的连接线路尽量短,这样驱动波形更佳,电路工作更可靠,但还要考虑靠近IGBT是否导致驱动板环境温度过高,如果驱动板环境温度过高,驱动板应该要降额使用.
3,注意输入电源需要有一定的功率裕量,否则在带负载情况下,驱动板上的开关电源可能不能正常启动.例如以20KHz的频率驱动4路300A的IGBT,正常工作时,输入24V或12V电源的总功率可能只有12W左右,但为保证带负载正常起动,输入电源需要提供24W左右的瞬时起动功率,起动持续时间在1S以内.所以,一般应按照电源电流值选取供电电源