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利用2SD315AI设计的驱动大功率IGBT原理

2021-11-06 02:07:10

引言

IGBT常用的驱动模块有TLP250,以及EXB841/840系列的驱动模块。但在燃料电池城市客车DC/DC变换器的研制过程中发现,由于车载DC/DC变换器常常工作在大功率或超大功率的状态中,而处在这种状态下的IGBT瞬时驱动电流大,要求可靠性要高,使得传统的驱动电路已经不能满足其使用要求,经过研究分析,选用瑞士CONCEPT公司生产的用于驱动和保护IGBT或功率MOSFET的专用集成驱动模块2SD315A作为大功率IGBT(800A/1200V)的驱动器件,该驱动器集成了智能驱动、自检、状态反馈、DC/DC电源及控制部分与功率部分完全隔离等功能于一体。经过车载90kW DC/DC变换器实际道路工况运行实验表明,效果良好。

 IGBT的驱动要求

IGBT的驱动要求与其静态和动态特性密切相关,即栅极的正偏压、负偏压和栅极电阻的大小,对IGBT的通态电压、开关时间、开关损耗、承受短路能力、开关管C、E极问电压的变换率等都有不同程度的影响。其开关作用是通过加正向栅极电压形成沟道,给PNP晶体管提供基极电流,使IGBT导通。反之,加反向栅极电压消除沟道,流过反向基极电流,使IGBT关断。根据这样的特性,针对它的驱动电路应该满足:

·IGBT是电压型驱动,具有2.5~5V的阈值电压,有一个容性输入阻抗,因此,IGBT对栅极电荷非常敏感,需要有一条低阻抗值的放电回路,即驱动电路与IGBT的连线要尽量短。

·用内阻小的驱动源对栅极电容充放电,以保证栅极控制电压Vge有足够陡的前后沿,使IGBT的开关损耗尽量小。另外,IGBT开通后,栅极驱动源应能够提供足够的功率使IGBT
处于饱和状态,否则IGBT容易遭到损坏。

·当驱动电平+Vge增大时,IGBT通态压降和开关损耗均下降,但负载短路时的Ic增
大,IGBT能承受短路电流的时间减小,对其安全不利。

·在关断过程中,为尽快抽取PNP管的存储电荷,须施加一负偏Vge,但它受IGBT的G、
E间最大反向耐压限制。

·IGBT的栅极驱动电路应简单实用,最好自身带有对IGBT的保护功能,有较强的抗干
扰能力。

·由于IGBT在电力电子设备中多用于高压场合,故驱动电路与控制电路在电位上应严
格隔离。

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