igbt模塊驅(qū)動(dòng)及保護(hù)技術(shù)(編輯修改稿)
2025-02-11 16:58 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 的波形也有影響。電阻值過(guò)小時(shí)會(huì)造成脈沖振蕩，過(guò)大時(shí)脈沖波形的前后沿會(huì)發(fā)生延遲和變緩。 IGBT的柵極輸入電容 Cge隨著其額定電流容量的增加而增大。為了保持相同的驅(qū)動(dòng)脈沖前后沿速率，對(duì)于電流容量大的 IGBT器件，應(yīng)提供較大的前后沿充電電流。為此，柵極串聯(lián)電阻的電阻值應(yīng)隨著 IGBT電流容量的 增加而減小。 IGBT的驅(qū)動(dòng)電路 IGBT的驅(qū)動(dòng)電路必須具備 2個(gè)功能：一是實(shí)現(xiàn)控制電路與被驅(qū)動(dòng) IGBT柵極的電隔離；二是提供合適的柵極驅(qū)動(dòng)脈沖。實(shí)現(xiàn)電隔離可采用脈沖變壓器、微分變壓器及光電耦合器。 圖 3為采用光耦合器等分立元器件構(gòu)成的 IGBT驅(qū)動(dòng)電路。當(dāng)輸入控制信號(hào)時(shí)，光耦VLC導(dǎo)通，晶體管 V2截止， V3導(dǎo)通輸出＋ 15V驅(qū)動(dòng)電壓。當(dāng)輸入控制信號(hào)為零時(shí)， VLC截止， V V4導(dǎo)通，輸出－ 10V電壓。＋ 15V和－ 10V電源需靠近驅(qū)動(dòng)電路，驅(qū)動(dòng)電路輸出端及電源地端至 IGBT柵極和發(fā)射極的引線應(yīng)采用雙絞線，長(zhǎng)度 最好不超過(guò) 。 圖 3由 分 立 元 器 件 構(gòu) 成 的 IGBT驅(qū) 動(dòng) 電 路 圖 4為由集成電路 TLP250構(gòu)成的驅(qū)動(dòng)器。 TLP250內(nèi)置光耦的隔離電壓可達(dá) 2500V，上升和下降時(shí)間均小于 ，輸出電流達(dá) ，可直接驅(qū)動(dòng) 50A/1200V以內(nèi)的 IGBT。外加推挽放大晶體管后，可驅(qū)動(dòng)電流容量更大的 IGBT。 TLP250構(gòu)成的驅(qū)動(dòng)器體積小，價(jià)格便宜，是不帶過(guò)流保護(hù)的 IGBT驅(qū)動(dòng)器中較理想的選擇。 圖 4由 集 成 電 路 TLP250構(gòu) 成 的 驅(qū) 動(dòng) 器 5 、 IGBT的過(guò)流保護(hù) IGBT的過(guò)流保護(hù)電路可分為 2類：一類是低倍數(shù)的（ ～ ）的過(guò)載保護(hù)；一類是高倍數(shù)（可達(dá) 8～ 10倍）的短路保護(hù)。 對(duì)于過(guò)載保護(hù)不必快速響應(yīng)，可采用集中式保護(hù)，即檢測(cè)輸入端或直流環(huán)節(jié)的總電流，當(dāng)此電流超過(guò)設(shè)定值后比較器翻轉(zhuǎn)，封鎖所有 IGBT驅(qū)動(dòng)器的輸入脈沖，使輸出電流降為零。這種過(guò)載電流保護(hù)，一旦動(dòng)作后，要通過(guò)復(fù)位才能恢復(fù)正常工作。 IGBT能承受很短時(shí)間的短路電流，能承受短路電流的時(shí)間與該 IGBT的導(dǎo)通飽和壓降有關(guān)，隨著飽和導(dǎo)通壓降的增加而延長(zhǎng)。如飽和壓降小于 2V的 IGBT允許承受的短路時(shí)間小于 5μs，而飽和壓降 3V的 IGBT允許承受的短路時(shí)間可達(dá) 15μs， 4～ 5V時(shí)可達(dá) 30μs以上。存在以上關(guān)系是由于隨著飽和導(dǎo)通壓降 的降低， IGBT的阻抗也降低，短路電流同時(shí)增大，短路時(shí)的功耗隨著電流的平方加大，造成承受短路的時(shí)間迅速減小。 通常采取的保護(hù)措施有軟關(guān)斷和降柵壓 2種。軟關(guān)斷指在過(guò)流和短路時(shí)，直接關(guān)斷IGBT。但是，軟關(guān)斷抗騷擾能力差，一旦檢測(cè)到過(guò)流信號(hào)就關(guān)斷，很容易發(fā)生誤動(dòng)作。為增加保護(hù)電路的抗騷擾能力，可在故障信號(hào)與啟動(dòng)保護(hù)電路之間加一延時(shí)，不過(guò)故障電流會(huì)在這個(gè)延時(shí)內(nèi)急劇上升，大大增加了功率損耗，同時(shí)還會(huì)導(dǎo)致器件的 di/dt增大。所以往往是保護(hù)電路啟動(dòng)了，器件仍然壞了。 降柵壓旨在檢測(cè)到器件過(guò)流時(shí)，馬上降低柵壓，但器件仍 維持導(dǎo)通。降柵壓后設(shè)有固定延時(shí)，故障電流在這一延時(shí)期內(nèi)被限制在一較小值，
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