【正文】 涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。對(duì)本研究提供過幫助和做出過貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。 在控制電路這個(gè)環(huán)節(jié)，花費(fèi)了很多的心思?？紤]很久，才確定了課程設(shè)計(jì)，那就是 “ 基于集成驅(qū)動(dòng)電路的 IGBT 驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì) ” 這個(gè)課題時(shí)，在復(fù)習(xí)這章節(jié)的同時(shí)，也去了圖書館找了很多資料。同時(shí)在關(guān)斷 IGBT 的時(shí)候 du/dt 較大，會(huì)導(dǎo)致 IGBT 發(fā)生擎住效應(yīng)，因此在關(guān)斷的時(shí)候要增大柵極電阻 RG 這樣可以延長關(guān)斷時(shí)間，以減小過電壓。此時(shí)絕對(duì)不能快速關(guān)斷，因?yàn)槎搪窌r(shí)電流非常大，直接關(guān)斷會(huì)在線路寄生電感上產(chǎn)生很大的電壓，進(jìn)而損壞器件。當(dāng)電流還未達(dá)到擎柱效應(yīng)所需電流大小時(shí)，如果 IGBT 運(yùn)行指標(biāo)超過 SOA 所限定的電流安全邊界，也就工作在了過流狀態(tài)下，長時(shí)間過流運(yùn)行造成很高的功耗，損壞器件。當(dāng) IGBT 正常工作時(shí) EXB 841的 5腳是高電平，此時(shí)光耦 6N137 截止，其 6 腳為高電平，從而 V1導(dǎo)通，于是電容 C6不充電， NE555P 的 3 腳輸出為高電平，輸入信號(hào)被接到 15 腳， EXB 841 正常工作驅(qū)動(dòng) IGBT。避免 EXB 841 的 6腳承受過電壓，通過 VD1檢測是否過電流，接 VZ3的目的是為了改變 EXB 模塊過流保護(hù)起控點(diǎn)，以降低過高的保護(hù)闕值從而解決過流保護(hù)閥值太高的問題。在大功率臭氧電源等具有較大電磁干擾的全橋逆變應(yīng)用中，電磁干擾使 負(fù)柵壓信號(hào)中存在隨工作電流增大而增大的干擾尖鋒脈沖，其值可超過 6V，甚至達(dá)到 89 V，能導(dǎo)致截止的 IGBT 誤導(dǎo)通，造成橋臂直通。因此，在 IGBT開通過程中，若過流保護(hù)動(dòng)作閾值太高，會(huì)出現(xiàn)虛假過流。 V1導(dǎo)通 C2迅速放電， V3截止， 20V 電源通過 R9對(duì) C4充電， RC 充電時(shí)間常數(shù)為τ 3=C4R9=(μ s)，則 E 點(diǎn)由 充至 19V 的時(shí)間可用下式求得： ，t=135μ s （ 35） 則 E 點(diǎn)恢復(fù)到正常狀態(tài)需 135μ s，至此 EXB 841 恢復(fù)到正常狀態(tài)，可以進(jìn)行正常的驅(qū)動(dòng)。其功能比較完善，在國內(nèi)得到了廣泛應(yīng)用。 EXB841 是 300A/1200V 快速型 IGBT 驅(qū)動(dòng)專用模塊，整個(gè)電路延遲時(shí)間不超過1μ s，最高工作頻率達(dá) 40 一 50kHz，它只需外部提供一個(gè) +20V 單電源，內(nèi)部產(chǎn)生一個(gè)一 5V 反偏壓，模塊采用高速光耦合隔離，射極輸出。一般取 +15V 左右的正向柵壓比較恰當(dāng)，取 5V 的反向柵壓讓 IGBT 能可靠截止。 IGBT 與 MOSFET 一樣也是電壓控制型器件，在它的柵極 G— 發(fā)射極 E間施加十幾伏的直流電壓，只有在 uA級(jí)的漏電流流過，基本上不消耗功率。 系統(tǒng)組成總體結(jié)構(gòu) 圖 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 EXB 841 存在過流保護(hù)無自鎖功能等問題，再結(jié)合這些問題設(shè)計(jì)了驅(qū)動(dòng)電路并對(duì)其進(jìn)行了優(yōu)化。因此驅(qū)動(dòng)電路的選擇和設(shè)計(jì)顯得尤為重要。 驅(qū)動(dòng)電路的結(jié)構(gòu)和參數(shù)會(huì)對(duì) IGBT 的運(yùn)行性能產(chǎn)生顯著影響，如開關(guān)時(shí)間、開關(guān)損耗、短路電流保護(hù)能力和抗 du/dt 的能力等。 這次從穿通（ PT）型技術(shù)先進(jìn)到非穿通（ NPT）型技術(shù)，是最基本的，也是很重大的概念變化。最后，運(yùn)用 EXB 841 及其他器件設(shè)計(jì)和優(yōu)化了一個(gè) IGBT 的驅(qū)動(dòng)電路，該驅(qū)動(dòng)電路通試驗(yàn)證明能 夠有效地對(duì) IGBT 器件進(jìn)行驅(qū)動(dòng)和過電流保護(hù)。 （ 3）驅(qū)動(dòng)電路要具有隔離輸入、輸出信號(hào)的功能。 （ 4）要求控制好 GEU 的前后沿陡度，控制好 IGBT 的開關(guān)損耗。 關(guān)鍵詞： 絕緣柵雙極型晶體管； EXB 841；驅(qū)動(dòng)電路 本科生課程設(shè)計(jì)（論文） III 目 錄 第 1 章 緒論 ........................................................ 1 第 2 章 課程設(shè)計(jì)的方案 ............................................ 3 概述 ......................................................... 3 系統(tǒng)組成總體結(jié)構(gòu) ............................................. 3 第 3 章 IGBT 驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì) ......................................... 4 IGBT 驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)要求 ........................................ 5 EXB 841 的控制原理 ............................................ 5 EXB 841 存 在的不足與改進(jìn) ...................................... 7 第 4 章 基于 EXB 841 驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)、優(yōu)化 ......................... 9 IGBT 驅(qū)動(dòng)電路及故障信號(hào)封鎖電路設(shè)計(jì) .......................... 9 IGBT 驅(qū)動(dòng)電路優(yōu)化 ........................................... 11 第 5 章 課程設(shè)計(jì)總結(jié) .................................... 13 參考文獻(xiàn) ............................................... 14 本科生課程設(shè)計(jì)（論文） 1 第 1章 緒論 80 年代初期，用于功率 MOSFET 制造技術(shù)的 DMOS（雙擴(kuò)散形成的金屬 氧化物半導(dǎo)體）工藝被采用到 IGBT 中來。這就是：穿通（ PT）技術(shù)會(huì)有比較高的載流子注入系數(shù)，而由于它要求對(duì)少數(shù)載流子壽命進(jìn)行控制致使其輸運(yùn)效率變壞。因此，根據(jù) IGBT 的型號(hào)類型和參數(shù)指標(biāo)合理設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)電路對(duì)于充分發(fā)揮 IGBT 的性能是十分重要的。 IGBT 作為功率電源的主要電力電子器件，其柵極驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)的優(yōu)劣直接關(guān)系到由 IGBT 構(gòu)成的系統(tǒng)長期運(yùn)行的可靠性。 設(shè)計(jì)一個(gè)保護(hù)電路 對(duì) IGBT 進(jìn)行有效的驅(qū)動(dòng)、控制和過電流保護(hù)。 IGBT 模塊的電壓規(guī)格與所使用裝置的輸入電源即試電電源電壓緊密相關(guān)。 (3).具有柵壓限幅電路，保護(hù)柵極不被擊穿。有短路保護(hù)和慢速關(guān)斷功能 . EXB841 主要由放大、過流保護(hù)、 5V 基準(zhǔn)電壓和輸出等部分組成。 EXB 841 的控制原理 EXB 841 工作原理如圖 所示（圖中 V1G即為 IGBT 管，下圖同； V1S為光耦I(lǐng)S01）。 EXB 841 存在的不足與改進(jìn) (1).EXB 841 存在的不足 ① .過流