三相逆变器中igbt的几种驱动电瘤路的分析.docVIP

三相逆变器中IGBT的几种驱动电路的分析 明正峰，童建利，钟彦儒 (西安理工大学 110信 箱 ，陕西 西安710048） ??? 摘?? 要 ： 对 几 种 三 相 逆 变 器 中 常 用 的 IGBT驱 动 专 用 集 成 电 路 进 行 了 详 细 的 分 析 ， 对 TLP250、 EXB8系 列 和 M579系 列 进 行 了 深 入 的 讨 论 ， 给 出 了 它 们 的 电 气 特 性 参 数 和 内 部 功 能 方 框 图 ， 还 给 出 了 它 们 的 典 型 应 用 电 路 。 讨 论 了 它 们 的 使 用 要 点 及 注 意 事 项 。 对 每 种 驱 动 芯 片 进 行 了 IGBT的 驱 动 实 验 ， 通 过 有 关 的 波 形 验 证 了 它 们 的 特 点 。 最 后 得 出 结 论 ： IGBT驱 动 集 成 电 路 的 发 展 趋 势 是 集 过 流 保 护 、 驱 动 信 号 放 大 功 能 、 能 够 外 接 电 源 且 具 有 很 强 抗 干 扰 能 力 等 于 一 体 的 复 合 型 电 路 。??? 关 键 词 ： 绝 缘 栅 双 极 晶 体 管 ； 集 成 电 路 ； 过 流 保 护 ? 1 前 言??? 电 力 电 子 变 换 技 术 的 发 展 ， 使 得 各 种 各 样 的 电 力 电 子 器 件 得 到 了 迅 速 的 发 展 。 20世 纪 80年 代 ， 为 了 给 高 电 压 应 用 环 境 提 供 一 种 高 输 入 阻 抗 的 器 件 ， 有 人 提 出 了 绝 缘 门 极 双 极 型 晶 体 管 （ IGBT） [1]。 在 IGBT中 ， 用 一 个 MOS门 极 区 来 控 制 宽 基 区 的 高 电 压 双 极 型 晶 体 管 的 电 流 传 输 ， 这 就 产 生 了 一 种 具 有 功 率 MOSFET的 高 输 入 阻 抗 与 双 极 型 器 件 优 越 通 态 特 性 相 结 合 的 非 常 诱 人 的 器 件 ， 它 具 有 控 制 功 率 小 、 开 关 速 度 快 和 电 流 处 理 能 力 大 、 饱 和 压 降 低 等 性 能 。 在 中 小 功 率 、 低 噪 音 和 高 性 能 的 电 源 、 逆 变 器 、 不 间 断 电 源 （ UPS） 和 交 流 电 机 调 速 系 统 的 设 计 中 ， 它 是 目 前 最 为 常 见 的 一 种 器 件 。??? 功 率 器 件 的 不 断 发 展 ， 使 得 其 驱 动 电 路 也 在 不 断 地 发 展 ， 相 继 出 现 了 许 多 专 用 的 驱 动 集 成 电 路 。 IGBT的 触 发 和 关 断 要 求 给 其 栅 极 和 基 极 之 间 加 上 正 向 电 压 和 负 向 电 压 ， 栅 极 电 压 可 由 不 同 的 驱 动 电 路 产 生 。 当 选 择 这 些 驱 动 电 路 时 ， 必 须 基 于 以 下 的 参 数 来 进 行 ： 器 件 关 断 偏 置 的 要 求 、 栅 极 电 荷 的 要 求 、 耐 固 性 要 求 和 电 源 的 情 况 。 图 1为 一 典 型 的 IGBT驱 动 电 路 原 理 示 意 图 。 因 为 IGBT栅 极  发 射 极 阻 抗 大 ， 故 可 使 用MOSFET驱 动 技 术 进 行 触 发 ， 不 过 由 于 IGBT的 输 入 电 容 较 MOSFET为 大 ， 故 IGBT的 关 断 偏 压 应 该 比 许 多 MOSFET驱 动 电 路 提 供 的 偏 压 更 高 。 ??? 对 IGBT驱 动 电 路 的 一 般 要 求 [2][3]：??? 1） 栅 极 驱 动 电 压 IGBT开 通 时 ， 正 向 栅 极 电 压 的 值 应 该 足 够 令 IGBT产 生 完 全 饱 和 ， 并 使 通 态 损 耗 减 至 最 小 ， 同 时 也 应 限 制 短 路 电 流 和 它 所 带 来 的 功 率 应 力 。 在 任 何 情 况 下 ， 开 通 时 的 栅 极 驱 动 电 压 ， 应 该 在 12～ 20 V之 间 。 当 栅 极 电 压 为 零 时 ， IGBT处 于 断 态 。 但 是 ， 为 了 保 证 IGBT在 集 电 极  发 射 极 电 压 上 出 现 dv/dt噪 声 时 仍 保 持 关 断 ， 必 须 在 栅 极 上 施 加 一 个 反 向 关 断 偏 压 ， 采 用 反 向 偏 压 还 减 少 了 关 断 损 耗 。 反 向 偏 压 应 该 在 － 5～ － 15 V之 间 。??? 2） 串 联 栅 极 电 阻 （ Rg） 选 择 适 当 的 栅 极 串 联 电 阻 对 I