【正文】 IGBT 的驅(qū)動(dòng)電路，下半部分是由 NE 555 定時(shí)器構(gòu)成的以實(shí)現(xiàn)對(duì)IGBT 過流時(shí)封鎖故障信號(hào)的電路。 ④ .負(fù)偏壓不足。一般大功率 IGBT 的導(dǎo)通時(shí)間 ton 在 1us 左右。 B 點(diǎn)和 C 點(diǎn)電位由 8V 上升到 13V 的時(shí)間可用下式求得： （ 31） 式 31中 t= s；τ 1為 R3和 C2的充電時(shí)間常數(shù) , τ 1=R3C2。5V 電壓基準(zhǔn)部分由 R10,VZ2,C5組成，為 IGBT驅(qū)動(dòng)提供一 5V 反偏壓。 當(dāng)然驅(qū)動(dòng)電路還要注意其他幾個(gè)問題。否則 IGBT 會(huì)在開通及關(guān)斷過程中產(chǎn)生較大的開關(guān)損耗。 IGBT 的等效電路如圖 所示。 IGBT 是復(fù)合全控型電壓驅(qū)動(dòng)式電力電子器件 ,兼有 MOSFET 和 GTR 的優(yōu)點(diǎn) :輸人阻抗高 ,驅(qū)動(dòng)功率小 ,通態(tài)壓降小 ,工作頻率高和動(dòng)態(tài)響應(yīng)快。采用一套性能良好的驅(qū)動(dòng)電路可縮短開關(guān)時(shí)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(shí)對(duì)電源的運(yùn)行效率、可靠性和安全性都有重要的意義。 經(jīng)過 20 多年的發(fā)展， IGBT 表現(xiàn)出了很強(qiáng)的生命力，其開關(guān)性能經(jīng)歷五代改進(jìn)也日臻完善。在這種溝槽結(jié)構(gòu)中，實(shí)現(xiàn)了在通態(tài)電壓和關(guān)斷時(shí)間之間折衷的更重要的改進(jìn)。 進(jìn)度計(jì)劃 （ 1）布置任務(wù)，查閱資料，確定系統(tǒng)的組成（ 2 天） （ 2）對(duì)系統(tǒng) 各組成部件進(jìn)行 功能分析（ 3 天） （ 3） 系統(tǒng)電氣電路設(shè)計(jì)及調(diào)試 設(shè)計(jì)（ 3 天） （ 4）撰寫、打印設(shè)計(jì)說明書 及答辯 （ 2 天） 指導(dǎo)教師評(píng)語及成績(jī) 平時(shí)： 論文質(zhì)量： 答辯： 總成績(jī)： 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日 本科生課程設(shè)計(jì)（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(dòng)電路設(shè)計(jì)的一般要求，對(duì) EXB 841 芯片的工作過程作了深入的分析，研究了 EXB 841 對(duì) IGBT的開通和關(guān)斷以及過流保護(hù)的原理，指出了用 EXB 841 直接驅(qū)動(dòng) IGBT 時(shí)存在的問題和不足，主要是過流保護(hù)的閥值太高，關(guān)斷不可靠及在軟關(guān)斷時(shí)沒有對(duì)外部輸入信號(hào)進(jìn)行封鎖 。 設(shè)計(jì)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(dòng)電路（如 EXB84M57962L 等）實(shí)現(xiàn) IGBT 的外圍驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì) 。 （ 6）具有完善的短路保護(hù)能力。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(gè)顯著改進(jìn)，這是隨著硅片上外延的技術(shù)進(jìn)步，以及采用對(duì)應(yīng)給定阻斷電壓所設(shè)計(jì)的 n+緩沖層而進(jìn)展的。進(jìn)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(chǎng)截止 ” （ FS）型技術(shù)，這使得 “ 成本 — 性能 ” 的綜合效果得到進(jìn)一步改善。 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(fù)向電壓，柵極電壓可由不同的驅(qū)動(dòng)電路產(chǎn)生。 本科生課程設(shè)計(jì)（論文） 3 第 2章 課程設(shè)計(jì)的方案 概述 本次設(shè)計(jì)主要是 綜合應(yīng)用所學(xué)知識(shí)， 運(yùn)用 EXB841 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 。 主電路 電壓信號(hào) 保護(hù)電路 驅(qū)動(dòng)電路 本科生課程設(shè)計(jì)（論文） 4 第 3章 IGBT 驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì) 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(diǎn)，近年來在各種電力變換裝置中得到廣泛應(yīng)用。同時(shí)，開關(guān)損圖 (a) 為 IGBT 等效電路圖 (b)為 IGBT 電氣符號(hào) 本科生課程設(shè)計(jì)（論文） 5 耗增大，使原件發(fā)熱加劇，因此，選用 IGBT 模塊時(shí)額定電流應(yīng)大于負(fù)載電流。20V，驅(qū)動(dòng)信號(hào)超出此范圍可能破壞柵極。起信號(hào)輸人和隔離作用，V2是中間級(jí)， V4和 V5組成推挽輸出 。 (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(diǎn)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(duì) EXB 841 腳 1低 5V），使 IGBT可靠關(guān)斷。 6腳電壓 U6不僅和 Uce有關(guān)，還和二極管 V7的導(dǎo)通電壓 Ud及 Ue有關(guān)， V7在 ～ V 時(shí)即可開通，故過流保護(hù)閾值 Uceo=UUdUe== （ 36） 通常 IGBT 在通過額定電流時(shí)導(dǎo)通壓降 Uce為 ，當(dāng) Uce=Uceo = V 時(shí)。過流保護(hù)后，在 10μ s 內(nèi)驅(qū)動(dòng)信號(hào)緩降至零。因 5 腳輸出信號(hào)無鎖存功能，須在發(fā)生真正的過流時(shí)，用觸發(fā)器鎖定故障輸出信號(hào)，用外部電路實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的保護(hù)和停機(jī)。 針對(duì) EXB 841 存在保護(hù)盲區(qū)的問題，可如圖 所示將 EXB 841 的 6腳的超快速恢復(fù)二極管 VD1換為導(dǎo)通壓降大一點(diǎn)的超快速恢復(fù)二極管或反向串聯(lián)一個(gè)穩(wěn)壓二極管，也可采取對(duì)每個(gè)脈沖限制最小脈寬使其大于盲區(qū)時(shí)間，避免 IGBT 過窄脈寬下的低輸出大功耗狀態(tài)。 同時(shí)，在 EXB 841 檢測(cè)到過流時(shí)進(jìn)行軟關(guān)斷的過程中為了防止外部輸入信號(hào)撤除從而直接使 IGBT 硬關(guān)斷，可從 V1的集電極引出一高電平對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行封 本科生課程設(shè)計(jì)（論文） 10 圖 IGBT 驅(qū)動(dòng)電路 鎖，從而保證軟關(guān)斷的順利進(jìn)行。當(dāng)檢測(cè)到過流發(fā)生時(shí)，首先采取降柵壓措施，從圖 的靜態(tài)特性曲線可知，柵壓降低以后，電流顯著減小。由于密勒電容的存在，該dv/dt 將在電容上產(chǎn)生瞬間電流，流向柵極驅(qū)動(dòng)電路。 圖 驅(qū)動(dòng)電路優(yōu)化部分 本科生課程設(shè)計(jì)（論文） 13 第 5章 課程設(shè)計(jì)總結(jié) 本文在對(duì) IGBT器件的驅(qū)動(dòng)要求進(jìn)行深入的分析之后 ， 詳細(xì)地研究了 EXB 841的工作原理 ,， 并且指出了存在的諸如過流保護(hù)無自鎖功能等一系列問題 ，