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IGBT 模块驱动及保护技术 [出处/作者]：蒋怀刚，李乔，何志伟 摘要：对IGBT 栅极驱动特性、栅极串联电阻及其驱动电路进行了探讨。提出了慢降栅压过流保护和过电 压吸收的有效方法。 关键词：开关电源；绝缘栅双极晶体管；驱动保护 Technology of Drive ＆ Protection Circuit for IGBT Module JIANG Huai-gang, LI Qiao, HE Zhi-wei Abstract:The gate drive characteristic,the gate series resistance and the drive circuit of IGBT are discussed,and the technique of overcurrent protection by reducing gate voltage slowly is presented.It is also given that effective protective method of overvoltage. Keywords:Switching power supply; IGBT; Driving protection 中图分类号：TN386 文献标识码：A 文章编号：0219－2713(2003)04－0132－05 1 引言 IGBT是MOSFET与双极晶体管的复合器件。它既有MOSFET易驱动的特点，又具有功率晶体管电压、 电流容量大等优点。其频率特性介于MOSFET与功率晶体管之间，可正常工作于几十kHz频率范围内，故 在较高频率的大、中功率应用中占据了主导地位。 IGBT是电压控制型器件，在它的栅极-发射极间施加十几V的直流电压，只有μA级的漏电流流过， 基本上不消耗功率。但IGBT 的栅极-发射极间存在着较大的寄生电容（几千至上万pF），在驱动脉冲电 压的上升及下降沿需要提供数A的充放电电流，才能满足开通和关断的动态要求，这使得它的驱动电路 也必须输出一定的峰值电流。 IGBT作为一种大功率的复合器件，存在着过流时可能发生锁定现象而造成损坏的问题。在过流时如 采用一般的速度封锁栅极电压，过高的电流变化率会引起过电压，为此需要采用软关断技术，因而掌握 好IGBT的驱动和保护特性是十分必要的。 2 栅极特性 IGBT的栅极通过一层氧化膜与发射极实现电隔离。由于此氧化膜很薄，其击穿电压一般只能达到 20～30V，因此栅极击穿是IGBT失效的常见原因之一。在应用中有时虽然保证了栅极驱动电压没有超过 栅极最大额定电压，但栅极连线的寄生电感和栅极－集电极间的电容耦合，也会产生使氧化层损坏的振 荡电压。为此。通常采用绞线来传送驱动信号，以减小寄生电感。在栅极连线中串联小电阻也可以抑制 振荡电压。 由于IGBT 的栅极－发射极和栅极－集电极间存在着分布电容 C 和 C ，以及发射极驱动电路中存在 ge gc 有分布电感 L ，这些分布参数的影响，使得IGBT的实际驱动波形与理想驱动波形不完全相同，并产生了 e 不利于IGBT开通和关断的因素。这可以用带续流二极管的电感负载电路（见图1）得到验证。 (a)等 效 电 路 (b)开 通 波 形 图1 IGBT开关等效电路和开通波形 在 t 时刻，栅极驱动电压开始上升，此时影响栅极电压 u 上升斜率的主要因素只有 R 和 C ，栅极