【正文】 1 通過 V4及柵極電阻 Rg向 IGBT 提供電流使之迅速導(dǎo)通。5V 電壓基準部分由 R10,VZ2,C5組成，為 IGBT驅(qū)動提供一 5V 反偏壓。其中放大部分由 TLP550,V2,V4,V5和 R1,C1,R2,R9組成， TLP550 待改進。 當然驅(qū)動電路還要注意其他幾個問題。 IGBT 柵極極限電壓一般為177。否則 IGBT 會在開通及關(guān)斷過程中產(chǎn)生較大的開關(guān)損耗。使用中當 IGBT 模塊集電極電流增大時，所產(chǎn)生的額定損耗亦變大。 IGBT 的等效電路如圖 所示。使其正常工作，保護電路中的器件不被損壞。 IGBT 是復(fù)合全控型電壓驅(qū)動式電力電子器件 ,兼有 MOSFET 和 GTR 的優(yōu)點 :輸人阻抗高 ,驅(qū)動功率小 ,通態(tài)壓降小 ,工作頻率高和動態(tài)響應(yīng)快。只有設(shè)計合理的 IGBT 驅(qū)動電路，才能保證 IGBT 的可靠運行。采用一套性能良好的驅(qū)動電路可縮短開關(guān)時間 ，減小開關(guān)損耗，使 IGBT工作在較理想的開關(guān)狀態(tài)下，同時對電源的運行效率、可靠性和安全性都有重要的意義。 本科生課程設(shè)計（論文） 2 功率器件的不斷發(fā)展使其驅(qū)動電路也在不斷地發(fā)展，相繼出現(xiàn)了許多專用的驅(qū)動集成電路。 經(jīng)過 20 多年的發(fā)展， IGBT 表現(xiàn)出了很強的生命力，其開關(guān)性能經(jīng)歷五代改進也日臻完善。另一方面，非穿通（ NPT）技術(shù)則是基于不對少子壽命進行殺傷而有很好的輸運效率，不過其載流子注入系數(shù)卻比較低。在這種溝槽結(jié)構(gòu)中，實現(xiàn)了在通態(tài)電壓和關(guān)斷時間之間折衷的更重要的改進。在那個時候，硅芯片的結(jié)構(gòu)是一種較厚的 NPT（非穿通）型設(shè)計。 進度計劃 （ 1）布置任務(wù)，查閱資料，確定系統(tǒng)的組成（ 2 天） （ 2）對系統(tǒng) 各組成部件進行 功能分析（ 3 天） （ 3） 系統(tǒng)電氣電路設(shè)計及調(diào)試 設(shè)計（ 3 天） （ 4）撰寫、打印設(shè)計說明書 及答辯 （ 2 天） 指導(dǎo)教師評語及成績 平時： 論文質(zhì)量： 答辯： 總成績： 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日 本科生課程設(shè)計（論文） II 摘 要 介紹了絕緣柵雙極型晶體管 IGBT（ Insulated Cate Bipolar Transistor）器件驅(qū)動電路設(shè)計的一般要求，對 EXB 841 芯片的工作過程作了深入的分析，研究了 EXB 841 對 IGBT的開通和關(guān)斷以及過流保護的原理，指出了用 EXB 841 直接驅(qū)動 IGBT 時存在的問題和不足，主要是過流保護的閥值太高，關(guān)斷不可靠及在軟關(guān)斷時沒有對外部輸入信號進行封鎖 。 （ 5）具有過電壓保護和 du/dt 保護能力。 設(shè)計任務(wù)及要求： （ 1）根據(jù)給出的 絕緣柵雙極晶體管 IGBT 的額定數(shù)據(jù) ， 利用集成驅(qū)動電路（如 EXB84M57962L 等）實現(xiàn) IGBT 的外圍驅(qū)動電路設(shè)計 。 （ 2） 要求為 IGBT 提供一定幅值的正反向柵極電壓 GEU 。 （ 6）具有完善的短路保護能力。同時，提出了針對這些不足在設(shè)計驅(qū)動電路時應(yīng)當采取的幾種有效方法。后來，通過采用 PT（穿通）型結(jié)構(gòu)的方法得到了在參數(shù)折衷方面的一個顯著改進，這是隨著硅片上外延的技術(shù)進步，以及采用對應(yīng)給定阻斷電壓所設(shè)計的 n+緩沖層而進展的。 硅芯片的重直結(jié)構(gòu)也得到了急劇的轉(zhuǎn)變，先是采用非穿通（ NPT）結(jié)構(gòu)，繼而變化成弱穿通（ LPT）結(jié)構(gòu)，這就使安全工作區(qū)（ SOA）得到同表面柵結(jié)構(gòu)演變類似的改善。進而言之，非穿通（ NPT）技術(shù)又被軟穿通（ LPT）技術(shù)所代替，它類似于某些人所謂的 “ 軟穿通 ” （ SPT）或 “ 電場截止 ” （ FS）型技術(shù)，這使得 “ 成本 — 性能 ” 的綜合效果得到進一步改善。同時， IGBT 的容量等級也在快速提升，單管電壓已 6500V，無均流并聯(lián)電流已 3300 A，已成為基本上取代了 GTR，并在很多應(yīng)用領(lǐng)域挑戰(zhàn) GTO 的電力半導(dǎo)體開關(guān)器件。 IGBT 的觸發(fā)和關(guān)斷要求給柵極和發(fā)射極之間加上正向電壓和負向電壓，柵極電壓可由不同的驅(qū)動電路產(chǎn)生。另外，一套性能良好的驅(qū)動電路由于本身具有多種保護措施，可以防止運行中的一些意外沖擊而損壞 IGBT。 本科生課程設(shè)計（論文） 3 第 2章 課程設(shè)計的方案 概述 本次設(shè)計主要是 綜合應(yīng)用所學(xué)知識， 運用 EXB841 及其他器件設(shè)計和優(yōu)化了一個 IGBT 的驅(qū)動電路 。目前 ,市場上500— 3000V， 800— 1300A 的 IGBT， 因其耐高壓、功率大的特性 ， 已成為大功率開關(guān)電源等電力電子裝置的首選功率器件。 主電路 電壓信號 保護電路 驅(qū)動電路 本科生課程設(shè)計（論文） 4 第 3章 IGBT 驅(qū)動電路設(shè)計 絕緣柵雙極型晶體管 IGBT（ Insulated Cate Bipolar Transistor）是一種由雙極晶體管與 MOSFET 組合的器件，它既具有 MOSFET 的柵極電壓控制快速開關(guān)特性，又具有雙極晶體管大電流處理能力和低飽和壓降的特點，近年來在各種電力變換裝置中得到廣泛應(yīng)用。由圖 1 可知，若在 IGBT 的柵極 G和發(fā)射極E之間加上驅(qū)動正電壓，則 MOSFET 導(dǎo)通，這樣 PNP 晶體管的集電極 C 與基極之間成低阻狀態(tài)而使得晶體管導(dǎo)通；若 IGBT 的柵極和發(fā)射極之間電壓為 0V，則 MOS截止，切斷 PNP 晶體管基極電流的供給，使得晶體管截止。同時，開關(guān)損圖 (a) 為 IGBT 等效電路圖 (b)為 IGBT 電氣符號 本科生課程設(shè)計（論文） 5 耗增大，使原件發(fā)熱加劇，因此，選用 IGBT 模塊時額定電流應(yīng)大于負載電流。 (2） .能向 IGBT 提供適當?shù)恼?和反向柵壓。20V，驅(qū)動信號超出此范圍可能破壞柵極。主要是要選擇合適的柵極電阻 Rg和Rge以及要有足夠的輸入輸出電隔離能力，要能夠保證輸入輸出信號無延時，同時要保證當 IGBT 損壞時驅(qū)動電路中的其他元件不會被損壞。起信號輸人和隔離作用，V2是中間級， V4和 V5組成推挽輸出 。 日本 FUJI 公司的 EXB 841 芯片具有單電源、正負偏壓、過流檢測、保護、軟關(guān)斷等主要特性，是一種比較典型的驅(qū)動電路。 (2). 正常關(guān)斷過程 控制電路使 EXB 841 輸入端腳 14 和腳 15 無電流流過，光耦 IS01 不通， A點電位上升使 V1和 V2導(dǎo)通； V2導(dǎo)通使 V4截止、 V5導(dǎo)通， IGBT 柵極電荷通過 V5迅速放電，使 EXB 841 的腳 3電位迅速下降至 0V（相對 EXB 841 腳 1低 5V），使 IGBT可靠關(guān)斷。