igbt模塊驅(qū)動及保護(hù)技術(shù)畢業(yè)論文-文庫吧資料
2025-07-20 16:55本頁面
【正文】 、通斷速度快和工作頻率高等優(yōu)點(diǎn)。 要：通過對功率器件IGBT的工作特性分析、驅(qū)動要求和保護(hù)方法等討論，介紹了的一種可驅(qū)動高壓大功率IGBT的集成驅(qū)動模塊HCPL3I6J的應(yīng)用關(guān)鍵詞：IGBT；驅(qū)動保護(hù)電路；電源0 引言IGBT高壓大功率驅(qū)動和保護(hù)電路的應(yīng)用研究[日期：20061113]來源：電源技術(shù)應(yīng)用——應(yīng)采用慢降柵壓技術(shù)來控制故障電流的下降速率，從而抑制器件的dv/dt和uce的峰值，達(dá)到短路保護(hù)的目的。 ——柵極串聯(lián)電阻和驅(qū)動電路內(nèi)阻抗對IGBT的開通過程及驅(qū)動脈沖的波形都有很大影響。 3)吸收二極管應(yīng)選用快開通和快軟恢復(fù)二極管，以免產(chǎn)生開通過電壓和反向恢復(fù)引起較大的振蕩過電壓。2)吸收電容應(yīng)采用低感吸收電容，它的引線應(yīng)盡量短，最好直接接在IGBT的端子上； 1)盡量減小主電路的布線電感La； 對緩沖吸收電路的要求是： 因電容電壓在IGBT關(guān)斷時從電源電壓開始上升，它的過電壓吸收能力不如RCD型充放電型。圖7是三種放電阻止型吸收電路。 RC吸收電路因電容C的充電電流在電阻R上產(chǎn)生壓降，還會造成過沖電壓。充 放 電 型 IGBT緩 沖 吸 收 電 路 (b)RCD型 圖 6 (a)RC型充放電型有RC吸收和RCD吸收2種。 為了使IGBT關(guān)斷過電壓能得到有效的抑制并減小關(guān)斷損耗，通常都需要給IGBT主電路設(shè)置關(guān)斷緩沖吸收電路。IGBT的關(guān)斷緩沖吸收電路 7但對于IGBT的開通來說，集電極電路的電感有利于抑制續(xù)流二極管的反向恢復(fù)電流和電容器充放電造成的峰值電流，能減小開通損耗，承受較高的開通電流上升率。極高的電流下降率將會在主電路的分布電感上感應(yīng)出較高的過電壓，導(dǎo)致IGBT關(guān)斷時將會使其電流電壓的運(yùn)行軌跡超出它的安全工作區(qū)而損壞。如果在延時過程中，故障信號消失了，則a點(diǎn)電壓降低，VT1恢復(fù)截止，C1通過R2放電，d點(diǎn)電壓升高，VT2也恢復(fù)截止，uge上升，電路恢復(fù)正常工作狀態(tài)。電容C2為硬開關(guān)應(yīng)用場合提供一很小的延時，使得V1開通時uce有一定的時間從高電壓降到通態(tài)壓降，而不使保護(hù)電路動作。正常工作時，因故障檢測二極管VD1的導(dǎo)通，將a點(diǎn)的電壓鉗位在穩(wěn)壓二極管VZ1的擊穿電壓以下，晶體管VT1始終保持截止?fàn)顟B(tài)。實(shí)現(xiàn)慢降柵壓的電路 圖5慢降柵壓技術(shù)就是通過限制降柵壓的速度來控制故障電流的下降速率，從而抑制器件的dv/dt和uce的峰值。若延時后故障信號依然存在，則關(guān)斷器件，若故障信號消失，驅(qū)動電路可自動恢復(fù)正常的工作狀態(tài)，因而大大增強(qiáng)了抗騷擾能力。降柵壓旨在檢測到器件過流時，馬上降低柵壓，但器件仍維持導(dǎo)通。 為增加保護(hù)電路的抗騷擾能力，可在故障信號與啟動保護(hù)電路之間加一延時，不過故障電流會在這個延時內(nèi)急劇上升，大大增加了功率損耗，同時還會導(dǎo)致器件的di/dt增大。軟關(guān)斷指在過流和短路時，直接關(guān)斷IGBT。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，短路電流同時增大，短路時的功耗隨著電流的平方加大，造成承受短路的時間迅速減小。IGBT能承受很短時間的短路電流，能承受短路電流的時間與該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。 對于過載保護(hù)不必快速響應(yīng)，可采用集中式保護(hù)，即檢測輸入端或直流環(huán)節(jié)的總電流，當(dāng)此電流超過設(shè)定值后比較器翻轉(zhuǎn)，封鎖所有IGBT驅(qū)動器的輸入脈沖，使輸出電流降為零。 TLP250構(gòu)成的驅(qū)動器體積小，價格便宜，是不帶過流保護(hù)的IGBT驅(qū)動器中較理想的選擇。TLP250內(nèi)置光耦的隔離電壓可達(dá)2500V，可直接驅(qū)動50A/1200V以內(nèi)的IGBT。＋15V和－10V電源需靠近驅(qū)動電路，驅(qū)動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。當(dāng)輸入控制信號時，光耦VLC導(dǎo)通，晶體管V2截止，V3導(dǎo)通輸出＋15V驅(qū)動電壓。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。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的柵極輸入電容Cge隨著其額定電流容量的增加而增大。柵極電阻對驅(qū)動脈沖的波形也有影響。 由以上分析可知，柵極串聯(lián)電阻和驅(qū)動電路內(nèi)阻抗對IGBT的開通過程影響較大，而對關(guān)斷過程影響小一些，串聯(lián)電阻小有利于加快關(guān)斷速率，減小關(guān)斷損耗，但過小會造成di/dt過大，產(chǎn)生較大的集電極電壓尖峰。 其代價是較大的開通損耗。但在開通過程中如有續(xù)流二極管的反向恢復(fù)電流和吸收電容的放電電流，則開通越快，IGBT承受的峰值電流越大，越容易導(dǎo)致IGBT損害。在高頻應(yīng)用時，驅(qū)動電壓的上升、下降速率應(yīng)快一些，以提高IGBT開關(guān)速率降低損耗。 IGBT的MOS溝道受柵極電壓的直接控制，而MOSFET部分的漏極電流控制著雙極部分的柵極電流，使得IGBT的開通特性主要決定于它的MOSFET部分，所以IGBT的開通受柵極驅(qū)動波形的影響較大。IGBT關(guān)斷時給其柵極－發(fā)射極加一定的負(fù)偏壓有利于提高IGBT的抗騷擾能力，通常取5～10V。通常uge為15～18V，若過高，容易造成柵極擊穿。在實(shí)際應(yīng)用中，IGBT的uge幅值也影響著飽和導(dǎo)通壓降：uge增加，飽和導(dǎo)通電壓將減小
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