基于CPLD的IGBT高压大功率驱动电路的研究.doc

2012-07-19##############2012-07-19#######2#012-07-19######## 基于 CPLD 的 IGBT 高压大功率驱动电路的研究 陈 俊 ,李晓帆 ,扶瑞云 ,张业茂 (华中科技大学电气学院 ,湖北 武汉 ,430074) 摘要 : 文中对几种基本的 I GB T 驱动电路进行了分析 ,介绍了一种基于 CPL D 的 I GB T 高压大功率驱动电路 。该方 案具有体积小 、输出电流大 、可靠性高等优点 。实验证明了该方案的可行性 。 关键词 : CPL D ; I GB T ;功率驱动 中图分类号 : TN389 文献标识码 : A St udy O n Drive Ci rcuit Ba se d O n C PL D Fo r Hi g h Vol t a ge a nd Hi g h Po we r I GB T CN EN J un , L I Xiao2f an , FU Rui2yun , Z HA N G Ye2mao ( H uazho ng U niver sit y of Science a nd Technolo gy , Wuha n 430074 , China) A bst ract : In t hi s p aper , several ba sic driving circuit s of I GB T a re a nal yzed. A nd a driving circuit ba sed o n CPL D i s in2 t ro duced , w hich ca n drive high voltage a nd high po wer I GB T. The scheme i s p ro vided wit h t he adva ntage s of small vol2 ume , high o utp ut cur rent , high relia bilit y. The exp eriment re sult s are to verif y t he f ea sibilit y of t hi s scheme. Key wo r ds : CPL D ; I GB T ;po wer drive 0 引 言 I GB T 是 20 世纪 8 0 年代出现的新型复合型开关 管 ,其集 GT R 和功率 MO SF E T 的优点于一体 , 具有 输入阻抗大 、电压控制及驱动功率小 、控制电路简单 、 耐压等级高 、通断速度快和工作频率高等诸多优点 ,因 此备受亲睐 ,其广泛应用于各类开关电源 、变频器等电 力电子装置[ 1 ] 。 I GB T 作为一种电力电子器件 , 其应用依赖于实 际的电路条件和开关环境 。为了保障其可靠工作 ,合 理设计 I GB T 的驱动和保护电路是电路设计中的难点 和重点 ,是整个设备可靠运行的关键环节 。 图 1 双绞线传输式驱动电路 1 . 2 光电耦合隔离式驱动电路 为了防止主电路与控制电路互相影响 ,一般需要 将控制电路与主电路进行电气隔离 。光电耦合隔离式 驱动电路如图 2 所示 ,该电路通过将输入信号 U i 经光 电耦合器隔离后引入驱动电路 ,再经放大器放大由推 挽电路 T2 、T3 向 I GB T 提供门极驱动信号 。T2 通过 + U c 得到一个正向门极电压 ,当 T2 截止 、T3 导通时得到 一个负的门极电压并截止 。另外设计了过电流保护装 置 。当过电流信号来时 , I GB T 脱离饱和状态 , U CE 升 高 ,VD1 检测到该信号 , 一方面通过光耦 T 向控制回 路发信号 ,另一方面在较短的时间内降低门极电压使 I GB T 关断 。 几种基本的 IGBT 驱动电路 1 I GB T 驱动电路的形式多种多样 , 为提高驱动电 路的可靠性 ,减小驱动电路体积 ,国外厂家还推出了各 种 I GB T 集成驱动模块 。下面介绍几种基本的驱动电 路结构[ 2 ] 。 1 . 1 双绞线传输式驱动电路 双绞 线 传 输 式 驱 动 电 路 如 图 1 所 示 , 该 电 路 中 I GB T 驱动电路采用双绞线直接驱动开关管 。具体即 采用正 、负偏压双电源工作方式 。门极驱动电路的输 出线为绞合线 。为抑制输入信号的振荡现象 ,在门极 与发射极两端并联了一阻尼网络 。另外 ,驱动电路的 输出级与 I GB T 的输入端之间的连接串有一门极电 阻 。 图 2 光耦隔离式驱动电路 日本富士公司的 EXB84 系列即是采用了该方案 。 但由于光耦本身的特性 ,该方案的开关速度受到限制 , 收稿日期 :