分立元器件构成的IGBT驱动电路

分立元器件构成的IGBT驱动电路

　　通常设计的驱动电路多为采用脉冲变压器耦合，其优点是结构简单，适用于中小功率变换设备中的IGBT。缺点是不适用于大型功率变换设备中的大功率IGBT器件，脉冲变压器耦合驱动电路存在波形失真、容易振荡，尤其是脉冲变压器耦合不良、漏感偏大时更为严重，抗干扰与抑制误触能力低。并因其是一种无源驱动器而不适应高频大功率IGBT器件。

　　图1a所示的驱动电路适合于驱动低频小功率IGBT，当控制信号Vi为高电平时，Vl导通，输出Vo对应控制的开关管（IGBT）导通；当控制信号Vi为低电平时，V2导通，输出Vo对应控制的开关管（IGBT）被关断。

　　图1b所示的驱动电路是采用场效应管组成推挽电路，其工作原理同图1a，这种电路高频峰值驱动电流可达10A以上，适用于大功率IGBT器件。

　　图2所示的驱动保护二合一电路适用于驱动低频小功率IGBT，如果将双极型NPN与PNP三极管换成N沟道与P沟道大功率场管后就可构成高频大电流驱动器。

图2 驱动保护二合一电路

　　在图2所示的驱动保护二合一电路中，不采用光耦合器作信号隔离而用磁环变压器耦合方波信号，因光耦合器的速度不够快，并存在光耦合器的上升下降波沿延时，采用变压器传输可获得陡直上升下降波沿，几乎没有传输延时。适用于驱动高频大功率的IGBT器件。本电路具有驱动速度快，过流保护动作快，是比较理想的驱动保护二合一实用IGBT驱动电路。

　　在图2所示驱动保护二合一电路基础上增加软关断技术的驱动电路如图4所示。

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　　图5所示驱动电路为采用光耦合器等分立元器件构成的IGBT驱动电路。当输入控制信号时，光耦合器VLC导通，晶体管V2截止，V3导通输出+15V驱动电压。当输入控制信号为零时，VLC截止，V2、Ⅵ导通，输出-10V电压。+15V和-10V电源需靠近驱动电路，驱动电路输出端及电源地端至IGBT栅极和发射极的引线应采用双绞线，长度最好不超过0.5m。在IGBT驱动电路设计时应注意以下几点：

　　1） IGBT栅极耐压一般在±20V左右，因此驱动电路输出端应设有栅极过电压保护电路，通常的做法是在栅极并联稳压二极管或电阻。并联稳压二极管的缺陷是增加等效输人电容Cin，从而影响开关速度，并联电阻的缺陷是减小输入阻抗，增大驱动电流，使用时应根需要取舍。

　　2） 尽管IGBT所需驱动功率很小，但由于MOSFET存在输入电容Cin，开关过程中需要对电容充放电，因此驱动电路的输出电流应足够大。假定导通驱动时，在上升时间tr内线性地对MOSFET输入电容Cin充电，则驱动电流为IGE=Cin×VGS/tr，其中可取tr=2.2RCin，R为输入回路电阻。

　　3） 为可靠关闭IGBT，防止锁定效应，要给栅极加一负偏压，因此应采用双电源为驱动路供电。