IGBT驱动电路原理及设计方案方法

IGBT驱动电路原理及设计方法

本文着重介绍三个IGBT驱动电路。驱动电路的作用是将单片机输出的脉冲进行功率放大，以驱动IGBT，保证IGBT的可靠工作，驱动电路起着至关重要的作用，对IGBT驱动电路的基本要求如下：

（1）提供适当的正向和反向输出电压，使IGBT可靠的开通和关断。

（2）提供足够大的瞬态功率或瞬时电流，使IGBT能迅速建立栅控电场而导通。

（3）尽可能小的输入输出延迟时间，以提高工作效率。

（4）足够高的输入输出电气隔离性能，使信号电路与栅极驱

动电路绝缘。

（5）具有灵敏的过流保护能力

驱动电路EXB841/840

EXB841工作原理如图1,当EXB841的14脚和15脚有10mA 的电流流过1us以后IGBT正常开通，VCE下降至3V左右，6脚电压被钳制在8V左右，由于VS1稳压值是13V，所以不会被击穿，V3不导通，E点的电位约为20V，二极管VD截止，不影响V4和V5正常工作。

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当14脚和15脚无电流流过，则V1和V2导通，V2的导通使V4截止、V5导通，IGBT栅极电荷通过V5迅速放电，引脚3电位下降至0V,是IGBT栅一射间承受5V左右的负偏压，IGBT可靠关断, 同时VCE的迅速上升使引脚6 “悬空”。C2的放电使得B点电位为

0V,则V S1仍然不导通，后续电路不动作，IGBT正常关断

如有过流发生，IGBT的V CE过大使得VD2截止，使得VS1击

穿，V3导通，C4通过R7放电，D点电位下降，从而使IGBT的栅一射间的电压UGE降低，完成慢关断，实现对IGBT的保护。由EXB841 实现过流保护的过程可知，EXB841判定过电流的主要依据是6脚的电压，6脚的电压不仅与VCE有关，还和二极管VD2的导通电压Vd 有关。

典型接线方法如图2,使用时注意如下几点：

a、I GBT栅-射极驱动回路往返接线不能太长（一般应该小于

1m），并且应该采用双绞线接法，防止干扰。

b、由于IGBT集电极产生较大的电压尖脉冲，增加IGBT栅极串联电阻RG有利于其安全工作。但是栅极电阻RG不能太大也不能太小，如果RG增大，则开通关断时间延长，使得开通能耗增加；相反，如果RG 太小，则使得di/dt增加，容易产生误导通。

c、图中电容C用来吸收由电源连接阻抗引起的供电电压变化，并不是电源的供电滤波电容，一般取值为47 F。

d、6脚过电流保护取样信号连接端，通过快恢复二极管接IGBT 集电极。

e、14、15接驱动信号，一般14脚接脉冲形成部分的地，15 脚接输入信号的正端，15端的输入电流一般应该小于20mA故在15 脚前加限流电阻。

f、为了保证可靠的关断与导通，在栅射极加稳压二极管。

b、端口VL/Reset

这个端子是用来定义具有施密特性质的输入InA和InB的，使得输入在2/3VL时开通，在I/3 VL时作为关断信号。当PWM信号是TTL电平时，该端子连接如图3-5所示，当输入InA和InB信号为15V的时候，该端子应该通过一个大约1K左右的电阻连接到++15V电源上，这样开启和关断电压分别应该是lov和5V。另外，输入

UL/Reset端还有另外的功能：如果其接地，则逻辑驱动接口单元

I.DI001内的错误信息被清除。

c、门极输出端

门极输出Gx端子接电力半导体的门极，当SCAL日区动器用15V 供电的时候，门极输出土15V.负的门极电压由驱动器内部产生。使用如图3-6结构的电路可以实现开通和关断的速度的不一样，增加了用户使用的灵活性。

d、布局和布线

驱动器应该尽可能近的和功率半导体放在一起，这样从驱动器到电力晶体管的引线就会尽可能的短，一般来说驱动器的连线尽量不要长过10厘米。同时一般要求到集电极和发射极的引线采用绞合线，还有可以在IGBT的门极和发射极之间连接一对齐纳稳压二极管

(15~18V 来保护IGBT不会被击穿。

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