IGBT的栅极驱动电路解读

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IGBT电路工作演示稿解析

场效应晶体管
功率场效应管(Power MOSFET)也叫电力场效应晶体管，是一种单极型的电压控制器件，不但有自关断能力,而且有驱动功率小,开关速度高、无二次击穿、安全工作区宽等特点。功率MOSEFT的工作原理于传统的MOS器件基本相同，当栅极加正向电压（UGS>0)时，MOSEFT内沟道出现，形成漏极到源极的电流ID，器件导通，反之，当栅极加反向（UGS<0)时，沟道消失，器件关断。
IGBT的栅极驱动电路

IGBT是以GTR为主导元件、MOSEFT为驱动元件的复合结构，所以用于功率MOSEFT的栅极驱动电路原则上也是适合 IGBT。 1）提供适当的正反向输出电压，是IGBT能可靠的开通和关断。 2） IGBT的开关时间应综合考虑。 3） IGBT开通后，驱动电路应提供足够的电压、电流幅值，是IGBT在正常工作及过载情况下不致退出饱和而损坏。 4） IGBT驱动电路中的电阻RG对工作性能有较大的影响。 5）驱动电路应具有较强的抗干扰能力及对IGBT的保护功能。
模块的驱动电路
智能型器件IPM
IPM是IGBT智能化功率模块，它将IGBT芯片、
驱动电路、保护电路和箝位电路等封装在一个模块内，不但便于而且大大有利于装置的小型化、高频化。 IPM的电路图下所示：这是个有两个IGBT组成的桥段，集射极间并有续流二极管。
IPM 控制输入接口电路输出报警驱动电路 A B C
扩展分析电路

HCPL-316J是由Agilent公司生产的一种IGBT门极驱动光耦合器，其内部集成集电极发射极电压欠饱和检测电路及故障状态反馈电路，为驱动电路的可靠工作提供了保障。其特性为：兼容CMOS/TYL电平；光隔离，故障状态反馈；开关时间最大500ns； “软”IGBT关断；欠饱和检测及欠压锁定保护；过流保护功能；宽工作电压范围(15～30V)；用户可配置自动复位、自动关闭。 DSP与该耦合器结合实现IGBT的驱动，使得IGBT VCE欠饱和检测结构紧凑，低成本且易于实现，同时满足了宽范围的安全与调节需要。

IGBT驱动电路原理与保护电路

IGBT驱动电路原理与保护电路IGBT（Insulated-Gate Bipolar Transistor）驱动电路主要由三部分组成：信号隔离部分、驱动信号放大部分和保护电路。

信号隔离部分是将输入信号与输出信号进行隔离，防止输入信号中的噪声和干扰对输出信号产生影响。

常用的信号隔离方法有变压器隔离、光电隔离和互感器隔离等。

其中，光电隔离是最常用的方法之一，它通过输入端的光电耦合器将电信号转换成光信号，通过光电隔离再将光信号转换为电信号输出。

这样可以有效防止输入信号中的噪声和干扰对输出信号产生干扰，提高系统的稳定性和可靠性。

驱动信号放大部分是将输入信号进行放大，以驱动IGBT的门极电压，控制IGBT的导通和关断。

驱动信号放大部分一般采用功放电路，常用的放大器有晶体管放大器和运放放大器。

通过合理选择放大器的工作点和增益，可以将输入信号进行适当放大，提高系统的灵敏度和响应速度，以确保IGBT的正常工作。

保护电路是为了保护IGBT免受电路中的过电流、过电压等异常情况的损害而设计的。

保护电路一般包括过流保护、过压保护、过温保护和短路保护等功能。

过流保护通过在电路中增加电流传感器来检测电流的变化，一旦电流超过设定值就会触发保护，例如通过切断电源来防止IGBT损坏。

过压保护通过在电路中增加电压传感器来检测电压的变化，一旦电压超过设定值就会触发保护，例如通过切断电源来防止IGBT损坏。

过温保护通过在IGBT芯片上增加温度传感器来检测芯片温度的变化，一旦温度超过设定值就会触发保护，例如通过减小驱动信号的幅度来降低功耗和温度。

短路保护通过在电路中增加短路检测电路，一旦检测到短路就会触发保护，例如通过立即切断电源来防止IGBT损坏。

总之，IGBT驱动电路的原理是通过信号隔离部分将输入信号与输出信号进行隔离，通过驱动信号放大部分将输入信号进行放大，以驱动IGBT的门极电压，控制其导通和关断。

同时，通过保护电路对IGBT进行多重防护，保证其在电路异常情况下的正常工作，提高系统的可靠性和稳定性。

浅析IGBT门级驱动精选全文完整版

可编辑修改精选全文完整版浅析IGBT门级驱动绝缘栅双极晶体管IGBT是第三代电力电子器件，安全工作，它集功率晶体管GTR和功率场效应管MOSFET的优点于一身，具有易于驱动、峰值电流容量大、自关断、开关频率高(10-40 kHz)的特点，是目前发展最为迅速的新一代电力电子器件。

广泛应用于小体积、高效率的变频电源、电机调速、UPS及逆变焊机当中。

IGBT的驱动和保护是其应用中的关键技术,故作为重点介绍给同学们。

1 IGBT门极驱动要求1.1 栅极驱动电压因IGBT栅极-发射极阻抗大，故可使用MOSFET驱动技术进行驱动，但IGBT 的输入电容较MOSFET大，所以IGBT的驱动偏压应比MOSFET驱动所需偏压强。

图1是一个典型的例子。

在+20℃情况下，实测60 A，1200 V以下的IGBT开通电压阀值为5～6 V，在实际使用时，为获得最小导通压降，应选取Uge≥(1.5～3)Uge(th)，当Uge增加时，导通时集射电压Uce将减小，开通损耗随之减小，但在负载短路过程中Uge增加，集电极电流Ic也将随之增加，使得IGBT能承受短路损坏的脉宽变窄，因此Uge选择不应太大，这足以使IGBT完全饱和，同时也限制了短路电流及其所带来的应力(在具有短路工作过程的设备中，如在电机中使用IGBT时，+Uge在满足要求的情况下尽量选取最小值，以提高其耐短路能力)。

1.2 对电源的要求对于全桥或半桥电路来说，上下管的驱动电源要相互隔离，由于IGBT是电压控制器件，所需要的驱动功率很小，主要是对其内部几百至几千皮法的输入电容的充放电，要求能提供较大的瞬时电流，要使IGBT迅速关断，应尽量减小电源的内阻，并且为防止IGBT关断时产生的du/dt误使IGBT导通，应加上一个-5 V 的关栅电压，以确保其完全可靠的关断(过大的反向电压会造成IGBT栅射反向击穿，一般为-2～-10 V之间)。

1.3 对驱动波形的要求从减小损耗角度讲，门极驱动电压脉冲的上升沿和下降沿要尽量陡峭，前沿很陡的门极电压使IGBT快速开通，达到饱和的时间很短，因此可以降低开通损耗，同理，在IGBT关断时，陡峭的下降沿可以缩短关断时间，从而减小了关断损耗，发热量降低。

IGBT栅极驱动的参数要求和驱动条件

驱动电路的基本性能1.概述IGBT器件的发射极和栅极之间是绝缘的二氧化硅结构，直流电不能通过，因而低频的静态驱动功率接近于零。

但是栅极和发射极之间构成了一个栅极电容CGs，因而在高频率的交替导通和关断时需要一定的动态驱动功率。

小功率IGBT的CGs一般在10~l00pF 之内，对于大功率的绝缘栅功率器件，由于栅极电容CGs较大，在1~l00pF，甚至更大，因而需要较大的动态驱动功率。

IGBT栅极电压可由不同的驱动电路产生，栅极驱动电路设计的优劣直接关系到由IGBT构成的系统长期运行可靠性。

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。

IGBT正栅压VGE越大，导通电阻越低，损耗越小。

但是，如果VGE过大，一旦IGBT过流，会造成内部寄生晶闸管的静态擎柱效应，造成IGBT失效。

相反如果VGE过小，可能会使IGBT的工作点落人线性放大区，最终导致器件的过热损坏。

在任何情况下，开通时的栅极驱动电压，应该在12~20V之间。

当栅极电压为零时，IGBT处于断态。

由于IGBT的关断过程可能会承受很大的dv/dt，伴随关断浪涌电流，干扰栅极关断电压，可能造成器件的误开通。

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，采用反向偏压还可减少关断损耗。

反向偏压应该在-5~-15V之间。

理想的心鄒驱动再路应具有以下基本性能：1)要求驱动电路为IGBT提供一定幅值的正反向栅极电压VGE。

理论上VGE≥VGE(th），IGBT即可导通；当VGE太大时，可能引起栅极电压振荡，损坏栅极。

正向VGE越高，IGBT器件的VGES 越低，越有利于降低器件的通态损耗。

但也会使IGBT承受短路电流的时间变短，并使续流二极管反向恢复过电压增大。

因此正偏压要适当，一般不允许VGE超过+-20V。

关断IGBT时，必须为IGBT 器件提供-5~-15V的反向VGE，以便尽快抽取IGBT器件内部的存储电荷，缩短关断时间，提高IGBT的耐压和抗干扰能力。

IGBT的栅极驱动_王可恕

*本文为本刊1995年第七期《绝缘栅双极晶体管I G B T 》的续篇I G B T 可视为M O S F E T 与双极晶体管的复合器件,它的输入端具有M O S F E T 的特点,输入阻抗高、开关速度快、所需驱动功率小。

I G B T 芯片的面积小,输入电容较功率M O S F E T 管小2～3倍,故其栅极功率小,开关频率高,栅极驱动较简单。

在电力电子系统中,I G B T 通常作为开关使用,因此栅极驱动问题是其关键问题。

根据I G B T 的特性及在电路中所处地位,构成I G B T 驱动电路需注意以下问题:(1)I G B T 处于主电路地位,它的集电极直接接负载和较高的工作电压;而驱动电路工作电压低,因此驱动电路应具有对地电位浮动的直流供电电源。

因此控制信号与I G -B T 之间往往要经变压器或光电耦合器隔离。

(2)驱动I G B T 导通或关断的驱动电压V G E 的数值要恰当选择;V G E 不仅应满足V G E <V G E (t h ),为了保证I G B T 可靠关断还要加负值,因此驱动电路的供电方式应做适当配合。

(3)由于V G E 驱使I G B T 导通与关断,因此V G E 的上升、下降时间必须足够短,至少应比I G B T 的开关时间要短。

(4)用低内阻驱动源对I G B T 的栅极电容充电以提高开通速度;为使I G B T 快速关断,驱动电路应提供低电阻放电回路。

(5)I G B T 对栅极电荷积聚很敏感,因此驱动电路应保证栅极放电回路畅通,从而确保I G B T 安全可靠。

(6)驱动电路与I G B T 栅极发射极之间的连线要尽量短,驱动电路输出线有时也可采用绞合线。

为防止寄生振荡,I G B T 的栅极还往往并联一个阻尼网络。

I G B T 为主电路的驱动情况如图1所示,在考虑驱动电路时,首先要根据I G B T 的静态和动态参数及特性选择R G 和V G E ;选择R G 与V G E 时,又要考虑对I G B T 各参数的影响,因此要多方面折衷选择。

电磁炉功率管（IGBT）驱动电路工作原理

电磁炉功率管（IGBT）驱动电路工作原理电磁炉中的IGBT管驱动保护电路如下图所示。

该电路采用的是单电源15V供电方式，IGBT管的栅极电压可以为+15V，以保证IGBT管的正常导通与关断。

IGBT管的控制输入信号由A点输入，当输入高电平的时候，Q4导通，则B点为高电平，从而驱动Ql导通，Q2截止，使得D点电压为+15V，然后通过电阻R2驱动IGBT管。

此时VD4相当于开路，R2为断开的。

VD1、VD2为15V的稳压二极管，它们可以控制IGBT管的G点电压在15V，控制IGBT管导通。

当A点输入的是低电平时，Q4截止，B点为低电平，从而驱动Q2导通，Ql截止，D点电平较低。

这时Rl 与R2认为是并联的，使得IGBT管呈截止状态。

IGBT管的短路电流的大小与栅极电压有关，在实际应用中，可以通过减少栅极电压来降低短路电流或延长承受短路电流的时间。

在电磁振荡过程中，其振荡频率为30～40kHz，在一个周期中IGBT管开通的时间是15～25μs。

当发生过流情况时，IGBT管的c、e极两端的电压会升高，使得VD7相当于断开了，这时IGBT管导通，B点电压为15V，二极管VD6导通，然后通过R6、R7为电容器Cl充电。

如果过流时间超过2μs，C点的电压使得稳压二极管VD5导通，导致Q3处于导通状态。

在该电路中，选用的稳压二极管VD3为10V的，这样由于VD3的钳位作用，可有效地降低IGBT管的栅极电压UGE。

根据IGBT管的驱动特性，可以延长IGBT管的短路电流的承受时间。

在电磁振荡电路中，IGBT管开启的时间很短，采取这种降低栅极电压的方法可以有效地保护器件。

两个稳压二极管可以有效地钳位D点的电压不超过15V。

在D点与地线之间接上一个几十千欧的电阻，这样可以作为栅极驱动电压的过压保护。

在IGBT管关断的时候，二极管VD4导通，此时栅极电阻RG则相当于是Rl与R2两个电阻并联的阻值，这样使得栅极电阻RG 更小，可以有效地起到集电极电流变化过大的保护作用。

IGBT驱动电路设计分析

IGBT驱动电路设计分析发表时间：2020-08-12T10:03:54.100Z 来源：《电力设备》2020年第10期作者：龚喆[导读] 摘要：IGBT在变流器中应用广泛，而驱动器对安全、可靠应用器件至关重要。

（中车株洲电力机车研究所有限公司）摘要：IGBT在变流器中应用广泛，而驱动器对安全、可靠应用器件至关重要。

文章分析了IGBT驱动电路主要的功能及工作原理并通过试验对部分功能进行验证分析，对驱动电路设计有一定指导意义。

关键词：IGBT；驱动电路；保护电路0引言IGBT驱动电路的任务是将控制器输出的PWM信号，转换为作用在IGBT栅射极之间的电压信号，从而使IGBT导通或关断。

性能良好的驱动电路，不仅可以缩短IGBT的开关时间，减小损耗，而且保护电路可以抑制过电压，并在故障时关断IGBT以保护器件和维护整个系统的安全。

本文从IGBT特性出发，针对IGBT驱动板，分析其主要的功能及工作原理并通过试验对部分功能进行验证分析。

1.IGBT工作特性IGBT是MOSFET与双极晶体管的复合器件[1]，简化等效电路见图1，是压控型器件。

但IGBT存在着结电容及杂散电感，使得IGBT的驱动波形与理想驱动波形有差异。

图1 N沟道IGBT简化等效电路图IGBT的开关是由栅极电压来控制的。

当在栅极加正向电压时，MOSFET内形成沟道，并为PNP晶体管提供基极电流，进而使IGBT导通。

当在栅极上施加反向电压时MOSFET的沟道消除，PNP晶体管和基极电流被切断，IGBT被关断。

图2驱动电路结构图2 .IGBT驱动电路结构及功能介绍2.1IGBT驱动结构框图本文基于英飞凌FZ1600R17KE3器件，进行驱动电路设计。

驱动电路结构如图2所示：在框图中电源电路既实现了电源的隔离又为驱动电路提供了合适的正负电压；下方的驱动电路接收PWM信号，其通过信号隔离进入逻辑和功率放大电路，进而驱动IGBT的通断，通过设置有源箝位、短路保护等对器件进行保护。

IGBT的驱动电路原理与保护技术

IGBT的驱动电路原理与保护技术IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）是一种功率MOSFET和普通异质结型二极管的复合封装元件，具有高电压承受能力和高输入阈值电压等特点。

IGBT广泛应用于电力电子领域，如变频器、电力传动系统和电力转换等方面。

为了确保IGBT能正常工作，需要设计合理的驱动电路和保护技术。

IGBT驱动电路的原理是将控制信号加在IGBT的栅极上，控制IGBT的导通和关断。

该电路主要由驱动电源、反馈电路、隔离电路和增益电路组成。

驱动电源：将直流电源或交流电源转换为待驱动的IGBT所需的驱动电压和电流。

常用的驱动电源有三相桥式整流电路和离线开关电源。

其中，三相桥式整流电路通过整流变压器将交流电源转换为直流电源，经由滤波电容后供给驱动电路；离线开关电源利用开关电源电路将交流电源转换为恒定的直流电源，再供给驱动电路。

反馈电路：用于检测IGBT的开关状态以及输出电流等参数信息。

常用的反馈电路有隔离放大器和反馈变压器。

隔离放大器通过光电转换和电隔离将输入信号转换为输出信号，并保证输入与输出之间的电气隔离，以确保安全性和稳定性。

反馈变压器是通过变压器将输出信号与输入信号进行隔离和耦合，达到反馈的目的。

隔离电路：用于隔离驱动电源和IGBT的主回路。

通过隔离电路可以避免驱动电源与主回路之间的相互影响，提高系统的稳定性和安全性。

常用的隔离电路有光耦隔离和磁耦隔离。

光耦隔离通过光电转换将输入信号转换为光信号，再由光耦合输出为等效电流信号，实现了输入与输出之间的电气隔离。

磁耦隔离通过变压器的电磁感应将输入信号耦合到输出端，实现输入与输出之间的电气隔离。

增益电路：用于提升输入信号的电平和电流，以满足IGBT的工作要求。

增益电路可以选择共射极放大器、共基极放大器或共集极放大器等。

对于IGBT来说，常用的增益电路是共射极放大器。

增益电路的设计需要考虑输入输出阻抗的匹配、功率损耗和响应速度等因素。

IGBT栅极驱动电压的上升及下降速率

IGBT栅极驱动电压的上升及下降速率作者：海飞乐技术时间：2018-05-22 22:41 栅极驱动电压的上升、下降速率对IGBT的开通和关断过程有较大的影响。

IGBT的MOS沟道由栅-射极间施加的驱动电压直接控制，而MOFET部分的漏极电流又控制着双极型部分的基极电流，使IGBT的开通特性主要取决于它的MOSFET部分，所以IGBT的开通受栅-射极驱动电压波形的影响较大。

IGBT的关断特性主要取决于内部少数载流子的复合速率。

少数载流子的复合受MOSFET 部分的关断影响，使栅极驱动对IGBT的关断也有一定的影响。

栅极驱动回路的阻抗会延长米勒效应时间，使集电极电流的下降延迟。

栅极驱动电路的阻抗包括栅极驱动电路的内阻抗和栅极串联电阻两部分。

它们影响着驱动波形的上升、下降速率。

在高频应用中，驱动电压的上升、下降速率应尽可能大，以提高IGBT的开关速度，并降低开关损耗在运行频率较低时，开关损耗所占比例较小，驱动电压的上升、下降速率可以减小些。

IGBT栅极驱动电路在正常状态下，IGBT的开通越快，开通损耗也越小。

但在开通过程中，如存在续流二极管的反向恢复电流和吸收电容器的放电电流，则开通更快，IGBT承受的峰值电流也就更大，甚至急剧上升的峰值集电极电流有可能导致IGBT或续流二极管损坏。

此时应有目的地降低栅极驱动脉冲的上升速率，即增加栅极串联电阻的阻值，控制该电流的峰值，其代价是更大的开通损耗。

利用此技术，可以通过改变栅极串联电阻将开通过程中的峰值电流控制在要求的值上。

由以上分析可见，栅极串联电阻对IGBT的开通过程影响较大。

栅极串联电阻的阻值应根据电路的情况折中考虑，选择合适的值。

栅极串联电阻和驱动电路内阻抗对IGBT关断过程的影响相当于开通来说要小一些。

栅极串联电阻小，有利于加快关断速度和减小关断损耗，也有利于避免关断时集电极电压的du/dt过大造成IGBT误开通。

但栅极串联电阻过小，会因集电极电流下降的di/dt过大而产生较大的集电极电压尖峰，因此对于IGBT关断过程中的栅极串联电阻的阻值也需折中考虑。

IGBT电路工作演示稿解析

IGBT电路
工作原理电路分析
工作原理
IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)，绝缘栅双极型晶体管，是由GTR(双极型三极管) 和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件, 兼有MOSFET 的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。GTR饱和压降低，载流密度大，但驱动电流较大;MOSFET驱动功率很小，开关速度快，但导通压降大，载流密度小。IGBT综合了以上两种器件的优点，驱动功率小而饱和压降低。非常适合应用于直流电压为600V 及以上的变流系统如交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域。
安全工作区
❖ 安全工作区SOA反映了一个晶体管同时能承受一定电压和电流的能力。 IGBT开通时为正向偏置，其安全工作区称为正向偏置安全工作区简称 FBSOA。 FBSOA于IGBT的导通时间密切关切相关。 FBSOA为矩形方块。随着导通时间的增加，安全工作区逐渐减小，直流工作时安全工作最小。这是因为导通时间越长，发热越严重；因而安全工作区越小。
输出报警
驱动电路 1≦
过电流保护 R 短路保护控制电源控制信号低压保护检测信号
控制电源
输出报警
驱动电路 1≦
过电流保护短路保护 R
控制电源控制信号低压保护检测信号
热敏元件过热保护检测温度信号
A B C
M
IPM优势
❖ IPM设有过流和短路保护、欠电压保护、当工作不正常时，通过驱动电路封锁IGBT的栅极信号同时发出警报信号；过热保护是通过设置在IPM基板上的热敏器件检测IGBT芯片温度，当温度超过额定值时，通过驱动电路栅极信号并报警。
GTR电路分析

IGBT驱动电路解说

1．IGBT驱动电路的要求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，图1为典型的PWM信号控制图腾柱电路以驱动IGBT开通与关断。

对IGBT驱动电路的基本要求如下：图1 IGBT典型驱动电路○1触发脉冲要有足够快的上升速度和下降速度，即脉冲沿前后要陡峭；○2栅极串联电阻Rg要恰当，Rg过小，关断时间过短，关断时产生的集电极尖峰电压过高，Rg过大，器件开关速度降低，开关损耗增大。

)要恰当，增大删射正偏压对减小开通损耗与导通损耗○3栅极-射极电压(VGE有利，但也会使IGBT承受短路时间变短，续流二极管反向恢复电压增大。

因此正偏压要适当，通常为+15V。

为了保证在C-E间遇到噪声时可靠关断，关断时必须在栅极施加负偏压，以防止受到干扰时误开通和加快关断速度，减小关断损耗，幅值一般为-（5~10）V。

○4当IGBT处于负载短路或过流状态时，能在IGBT允许的时间内通过逐渐降低栅极电压自动抑制故障电流，实现IGBT的软关断。

驱动电路的软关断过程不应随输入信号的消失而受到影响。

下面从以上四个方面分析三种驱动模块电路（驱动电路EXB841/840、SD315A集成驱动模块、M57959L/M57962L厚膜驱动电路）的特性。

2.驱动电路EXB841/8402.1．EXB841驱动芯片的内部特性及其原理EXB841驱动芯片是可作为600V400A或者1200V300A以下的IGBT驱动电路，具有单电源、正负偏压、过流检测及保护、软关断等特性。

驱动模块导通与关断时间都在1.5µs以内。

最大允许的开关频率为40KHz。

EXB 系列驱动器的各引脚功能如下：脚 1 ：连接用于反向偏置电源的滤波电容器；脚 2 ：电源（＋ 20V ）；脚 3 ：驱动输出；脚 4 ：用于连接外部电容器，以防止过流保护电路误动作（大多数场合不需要该电容器）；脚 5 ：过流保护输出；脚 6 ：集电极电压监视；脚 7 、 8 ：不接；脚 9 ：电源地；脚 10 、 11 ：不接；脚 14 、 15 ：驱动信号输入（一，＋）；图2驱动电路EXB841/840EXB841 由放大部分、过流保护部分和 5V 电压基准部分组成。

IGBT栅极升压及其驱动器的设计

IGBT栅极升压及其驱动器的设计作者：海飞乐技术时间：2017-05-02 15:021.IGBT栅极升压/加强如果IGBT按照惯例导通，充电电流取决于栅极电阻和栅极驱动电压。

首先，在开通阶段，IGBT栅-射极电压为0V或是负电压(由施加在栅极的关断电压决定)，并且充电电流的峰值只受栅极电阻和电感限制。

IGBT的输入电容和反向传输电容被充电直至最大电压(一般为15V)。

一种快速达到IGBT阀值电压U CE(TO)的方法是给栅极增压。

通过较大的栅极电流，IGBT能更快开通。

为了保证续流二极管的软换流，当达到阀值电压时充电过程要立即放缓。

通过这种策略可以在不损坏续流二极管的情况下，减小IGBT的开通损耗。

事实上，可以选择一个很小的栅极电阻R Gon，一旦达到U CE(TO)，立即增大R Gon。

这个过程称为两级开关。

另一种方法是利用辅助升压电路，如图1所示。

当増大栅-射极电压，门电路导通，IGBT栅极电流相应地增加。

到达U GE(TO)后，升压(24V)电路被关断，这样IGBT电容由正常的栅极驱动电压(15V)驱动，而栅极电流相应地降低。

图1 有辅助升压电路的IGBT栅极升压2.栅极驱动器的设计栅极驱动器的设计不仅要关注IGBT静态和动态特性，也需要注意相应续流二极管的特性。

下文将探讨驱动设计的基本概念。

权衡开关特性的影响和整合保护功能等方面的设计将在后面文章讨论。

当选择驱动器时，一个重要的参数是驱动IGBT的最大峰值电流'p¢ak。

为此，需要分开考虑开通和关断电流。

虽然在很多应用中，开通电流、关断电流都是一致的，但它们要分开计算，并估算出最小的栅极电阻。

可以通过式(1)来估算最大峰值电流，即(1)式中，Ipeak为驱动器必须提供的峰值电流(A)；U CE,max为用于开通IGBT的正栅极电压(V)；U CE,min为用于关断IGBT的负栅极电压(V)或0；R Gint为IGBT内部的栅极电阻(如果存在)(Ω)；R Gext为外部栅极电阻(Ω)。

IGBT栅极驱动电路的特性分析和应用

IGBT栅极驱动电路的特性分析和应用IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor)栅极驱动电路是一种用于控制IGBT的电路，它的作用是提供适当的电压和电流来触发和控制IGBT的导通和关断。

IGBT是一种高压、高电流开关器件，广泛用于各种领域的电力电子应用中，如工业驱动、交流电动机控制、逆变器和电力转换等。

1.兼容性：IGBT栅极驱动电路能够兼容各种控制信号，包括模拟和数字输入信号，因此可以适应不同的控制系统和接口。

2.速度：IGBT栅极驱动电路具有快速的响应速度，能够实现IGBT的快速开关和损耗最小化。

3.保护功能：IGBT栅极驱动电路通常具有过电压、过电流和短路保护功能，以防止IGBT被损坏。

4.隔离性：IGBT栅极驱动电路通常具有电气隔离功能，可以防止高压和高电流的反馈信号对控制系统造成损坏。

5.驱动能力：IGBT栅极驱动电路能够提供足够的电流和电压来驱动IGBT的栅极，确保IGBT能够正常工作。

1.工业驱动：IGBT栅极驱动电路广泛应用于工业驱动系统中，如电动机控制、变频器和软启动器等。

它们能够提供可靠的IGBT控制，确保电机系统的高效运行和可靠性。

2.电力转换：IGBT栅极驱动电路常被用于各种电力转换器，如逆变器、换流器、交流到直流变换器等。

通过控制IGBT的导通和关断，实现对输入电源的有效转换和调整。

3.新能源应用：IGBT栅极驱动电路在新能源领域的应用日益增多，如太阳能逆变器、风力发电系统和电动汽车充电器等。

它们能够提供高效的能量转换和稳定的电源输出。

4.高压应用：IGBT栅极驱动电路适用于各种高压应用，如高压直流传输、电力系统稳定和电网电压调节等。

通过控制IGBT的导通和关断，确保高压系统的稳定性和安全性。

总结起来，IGBT栅极驱动电路具有兼容性、速度、保护功能、隔离性和驱动能力等特点，广泛应用于工业驱动、电力转换和新能源等领域。

它们能够提供可靠的IGBT控制，确保系统稳定和高效工作。

igbt工作原理及接线图

igbt工作原理及接线图
IGBT是一种场效应晶体管，它结合了MOSFET的高速特性和BJT的能承受高电流的特性。

IGBT主要由一个P型的IGBT 继电器建立在N型的导电型基片之上。

以下是IGBT的工作原理及接线图：
IGBT的工作原理是通过控制栅极与源极之间的电压来控制电流的流动。

当栅极与源极之间的电压为零时，IGBT处于关闭状态，不导电。

当栅极与源极之间的电压为正时，电流从源极流入N型基片，进而与P型继电器连接，使得IGBT变为导通状态，电流可以从集电极流出。

当栅极与源极之间的电压为负时，栅极与源极之间的电压会使得N型基片与P型继电器之间的结加剧，导致电流无法流通，IGBT处于关闭状态。

以下是IGBT的接线图：
D：集电极
G：栅极
S：源极。

IGBT对栅极驱动电路的特殊要求

IGBT对栅极驱动电路的特殊要求作者：海飞乐技术时间：2017-05-23 11:47IGBT基本电路IGBT的驱动电路在它的应用中有着特别重要的作用，IGBT应用的关键问题之一是驱动电路的合理设计。

由于IGBT的开关特性和安全工作区随栅-射极驱动电路的变化而变化，因而驱动电路性能不好，常常会造成IGBT的损坏。

IGBT通常采用栅-射极电压驱动，与其他全控型器件一样，IGBT对驱动电路有许多特殊要求，概括起来有以下几个方面。

①栅-射极驱动电路输出驱动脉冲的上升率和下降率要充分大。

在IGBT开通时，将前沿很陡的栅射极电压加到其栅极G与发射极E之间，使IGBT快速开通，以达到开通时间最短、减小开通损耗的效果。

在IGBT关断时，其栅-射极驱动电路要提供给IGBT一个下降沿很陡的关断电压，并在IGBT的栅极G与发射极E之间施加一个适当的反向偏电压，以使IGBT快速关断，缩小关断时间，减小关断损耗。

②在IGBT导通后，栅极驱动电路提供给IGBT的驱动电压和电流要具有足够的幅度。

该幅度应能维持IGBT的功率输出级总是处于饱和状态，当IGBT瞬时过载时，栅极驱动电路提供的驱动功率要足以保证IGBT不退出饱和区而损坏。

③栅极驱动电路提供给IGBT的正向驱动电压+U GE增加时，IGBT输出级晶体管的导通压降U CE和开通损耗值将下降，这并不是说+U GE值越高越好。

其原因在于，在负载短路过程中，IGBT的集电极电流也随着+U GE的增加而增加，并使IGBT承受短路损耗的脉冲宽度变窄，如|U GE|>20V(即使是浪涌电压)，也会引起IGBT的损坏。

因此在实际应用中，IGBT的栅极驱动电路提供给IGBT的正向驱动电压+U CE要取合适的值，特别是在具有短路工作过程的设备中使用IGBT时，其正向驱动电压+U GE更应选择其所需要的最小值。

现已证明，开关应用IGBT时，其栅射极正向驱动电压以10～15V为最佳。

基于射极跟随器的IGBT栅极驱动器技术分析

基于射极跟随器的IGBT栅极驱动器技术分析作者：海飞乐技术时间：2018-05-23 14:04 微控制器发出的隔离驱动信号通过驱动器管理功率半导体器件(例如IGBT)。

概括地说，IGBT的栅极驱动器是一个放大器，它通过提高电压和电流来放大控制信号。

栅极驱动器的主要作用是对IGBT的输入和反向传输电容充放电。

因此，栅极驱动器(除其他影响因素外)与IG8T的开关性能密切相关，也与通态损耗和开关损耗有关。

栅极驱动器不仅可以开通和关断IGBT，还可以实现更为复杂的控制，后文将详细介绍。

例如，实现保护功能和控制开关阶段的du/dt和di/dt。

因此，首先介绍常用的驱动IGBT的基本电路，然后进一步分析那些复杂的功能。

基本上，栅极驱动器要对某个电容进行充放电，这个电容充电电荷被称为栅极电荷QG，而且原则上可以由以下两种方法确定电压作为参考，即Q G=C•U (1)电流作为参考，即Q G=I•t (2)在实际应用中，采用参考电压的栅极驱动器相对于后者有一些优势，后文有更详细的介绍。

下面将介绍电压源驱动器。

现在，几乎绝大多数的IGBT驱动器都是基于电压源。

与电流源栅极驱动器相比，它的优势是其功率损耗在栅极电阻上，而不是在驱动中的电流源内。

通过栅极电阻，可以调整最大的栅极电流。

栅极电流的计算推导将在后文进行说明。

电压源驱动器的另一优势是相对简单的电路和控制方法。

如今，驱动器的市场由像BJT射极跟随器的电压源驱动器和MOSFET驱动器平分，但实际这两者有所不同。

更新的一代，例如，N沟道推挽栅极驱动已经在混合信号ASIC中实现并提高了电路的集成度。

图1给出了IGBT电压源驱动的基本电路。

像栅极电感L CE等参数不能忽视，必须加以重视。

图1 电压源驱动的基本电路1.H桥电路H桥电路可以很简单地实现在IGBT栅极上电位的逆转。

基于H桥电路的IGBT驱动器如图2所示。

这里，控制信号被转换成反相和非反相信号。

非反相信号导通晶体管VT3和VT2，相应地，反相信号导通VT1和VT4。

栅极驱动电路工作原理

栅极驱动电路工作原理一、概述栅极驱动电路主要用于驱动场效应管（FET）和金属氧化物半导体场效应管（MOSFET）等器件，实现对其开关控制的目的。

本文将从栅极驱动电路的基本原理、结构组成、工作过程等方面进行详细介绍。

二、基本原理1. FET/MOSFET器件特性在了解栅极驱动电路工作原理之前，需要先了解FET/MOSFET器件的一些特性。

这两种器件都是以电场效应为基础工作的半导体器件。

其中，FET是指场效应晶体管，其栅极与源极之间形成一个电场控制区域，通过改变栅极与源极之间的电荷密度来调节通道中载流子浓度，实现对其输出电流的控制；而MOSFET则是指金属氧化物半导体场效应晶体管，在FET的基础上加上了一个氧化物层，形成了一个MOS 结构，可以进一步提高其性能。

2. 栅极驱动电路原理栅极驱动电路主要通过改变输出信号的幅值和频率来控制FET/MOSFET器件的通断状态。

其基本原理是利用一个信号源产生一个控制信号，通过放大器将其放大后送入输出端，再通过隔离电路将信号传输到被控器件的栅极端口。

当控制信号为高电平时，被控FET/MOSFET器件的通道中会形成一个低阻态，从而使其输出电流变大；当控制信号为低电平时，则会使得被控FET/MOSFET器件的通道中形成一个高阻态，从而使其输出电流变小或者停止输出。

三、结构组成栅极驱动电路主要由以下几个部分组成：1. 信号源：主要用于产生控制信号，可以是晶体管、运放等。

2. 放大器：用于放大信号源产生的控制信号，并调节其幅值和频率。

3. 隔离电路：用于隔离驱动电路与被控器件之间的干扰，保证其稳定性和可靠性。

4. 栅极驱动芯片：主要用于接收放大后的信号，并将其转化为适合被控FET/MOSFET器件栅极驱动的信号。

5. 限流电路：用于限制被控器件的输出电流，保护其安全性。

四、工作过程1. 信号源产生控制信号栅极驱动电路的工作过程始于信号源产生控制信号。

通常情况下，信号源会产生一个方波或者脉冲信号，其幅值和频率可以通过放大器进行调节。