一种光纤传导的大功率IGBT驱动电路的设计
IGBT驱动电路设计分析
IGBT驱动电路设计分析摘要：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。
2.2信号电气隔离IGBT驱动电路电气隔离常用的三种方式[2]：⑴光耦隔离方式光耦的隔离原理见图3，输入信号为高电平时，发光二极管上发出光信号，光敏三极管接收光信号后导通并产生电平信号，从而实现“电—光—电”的转换。
一种适用于大功率IGBT模块串联工作的新型驱动电路
动电流， 采用光纤传输控制信号， 解决 了所有与 Ｍ ＳＥ Ｏ Ｆ Ｔ和 Ｉ Ｂ Ｇ Ｔ有 关的驱动、 保护和 电位 隔离 问题。应 用结果表明， 该驱动电路使 用简单、 可靠， 具有优 良的驱动和保护性能， 尤其是其联合运
用端 口的设计非常适用于 Ｉ Ｂ Ｇ Ｔ的串联使 用。采用 串 Ｉ Ｂ 联 Ｇ Ｔ作为刚管调制器的放 电开关， 解决 了单只 ＩＢ Ｇ Ｔ耐压不够的问题 。文 中还介绍 了Ｉ Ｂ Ｇ Ｔ栅极驱动电路和 ＩＢ Ｇ Ｔ电压均衡电， 适用于大功率 、 高 耐压 ＩＢ Ｇ Ｔ模块 串 、 并联 电路 的驱动和保护。通过光 纤传输驱动及状态识别信号 ， 进行高压隔离传输 ， 具有 良好 的抗 电磁 干扰 性能和高 于 １Ａ 的驱动 电流。因 ５
维普资讯
雷达与对抗
２０ ０６年
第１ 期
一
种适 用 于大功率 ＩＢ Ｇ Ｔ模块 串联 工作 的新 型驱动 电路
陶小辉 ， 张建 华 ， 王旭 明
（ 华东电子工程研究所， 安徽 合肥 ２０３ ） ３０ １
摘
要： 介绍了一种基于 ＩＤ １Ｅ 构成的 Ｉ Ｂ 串 Ｇ ５５ Ｉ Ｇ Ｔ 联应 用的驱动 电路 ， 能够提供 最大 １Ａ的驱 ５
方法。 并给 出调 制 器的输 出波 形 。
关键词 ： 刚管调制器； 串联 Ｉ Ｂ ； Ｂ Ｇ Ｔ Ｉ Ｔ驱动电路 ； Ｇ 电压均衡 ； 光纤 中图分类号 ：Ｎ ５ 文献标识码： 文章编号 ： ０ ００ （０ ６ ０ — ０ ４ ｏ Ｔ ４４ Ａ １ ９— ４ １２０ ）１ ０ ６ 一 ４ ０
ｃｌ ｂｒ 自 ｆ ｅ ｉ
引 言
随着 电力电子技术的飞速发展 ， 特别是 Ｉ Ｂ （ｎ Ｇ Ｔ Ｉ — ｓｌｅ ａ ｉ ｌ ｒ ｓ ｔ ， ｕ ｔ Ｇ ｔ Ｂｐ ａ Ｔａ ｉｏ 绝缘栅双极 晶体管 ） ａｄ ｅ ｏ ｒ ｎ ｓｒ 和
大功率IGBT模块及驱动电路综述
大功率IGBT模块及驱动电路综述摘要：IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）是一种复合全控型电压驱动式功率半导体器件，为世界公认的电力电子第三次技术革命的代表性产品，具有高频率，高电压，大电流，易于开关等优良性能。
IGBT模块是由IGBT与FWD（续流二极管芯片）通过特定的电路桥接封装而成的模块化半导体产品，具有节能、安装维修方便、散热稳定等特点；当前市场上销售的多为此类模块化产品。
随着节能环保等理念的推进，此类产品在轨道交通、智能电网、航空航天、电动汽车与新能源装备等领域应用极广。
应用产品如风力发电变频器、光伏逆变器、轨道交通牵引变流器、电动汽车电机控制及充放电控制等。
关键词：大功率；IGBT模块；驱动电路引言随着轨道交通事业的飞速发展，以高压大功率IGBT模块为核心的电能变换装置在轨道交通领域得到了较为广泛的应用。
由于IGBT模块工作电压高、功率大，在快速开关状态下会对外产生严重的电磁干扰，严重影响周围电子设备的正常工作。
从研究电磁兼容性的角度，进行电磁辐射和干扰的仿真分析主要是为了研究辐射干扰对外产生的大小、机理及耦合路径并研究设计抑制干扰的措施。
1、电动车用大功率IGBT模块测试方案以新能源汽车应用IGBT模块为例，电动控制系统的IGBT模块成本约占整车成本10%，车载空调控制系统及充电系统同样用到IGBT模块。
IGBT的芯片研发、模块封装、模块应用都需要有高性能的测试设备来保证产品质量。
艾德克斯电子致力于“功率电子”产品为核心的产业测试解决方案的研究，也为IGBT模块提供大功率高精度测试方案。
图1、图2分别显示了典型IGBT的栅极驱动电路和基于艾德克斯的设备测试方案的示意图。
如图1所示，IGBT的端子为C：集电极、G：栅极、E：发射极，一般在G和E之间接入-15V~+15V范围间电压，驱动IGBT关导通或关断通过正负电压的交替，实现IGBT的导通和关断控制。
一种大功率IGBT实用驱动及保护电路
ISSN 100020054CN 1122223 N 清华大学学报(自然科学版)J T singhua U niv (Sci &Tech ),2001年第41卷第9期2001,V o l .41,N o .914 3255258一种大功率IGBT 实用驱动及保护电路卫三民, 李发海(清华大学电机工程与应用电子技术系,北京100084)收稿日期:2000206223作者简介:卫三民(19732),男(汉),山西,博士研究生。
摘 要:对大功率IGBT 驱动和保护电路的原理进行了分析。
提出了一种新的延迟搜索过电流保护实现方法。
采用高速模拟开关器件,可方便地调节保护电路的参数、保护电路动作的电流值、延迟时间、搜索时间及2倍以上过流时的慢速关断时间等。
针对不同的大功率IGBT ,只需进行简单计算就可确定电路参数。
文中给出了详细电路,对正常工作和过流故障时的原理进行了分析。
最后给出了仿真和试验结果。
针对三菱公司的1200V 600A IGBT 设计的实际电路已在某研究所大功率离心机上可靠运行。
关键词:IGBT ;驱动电路;保护电路;大功率中图分类号:TM 301.2文章编号:100020054(2001)0920055204文献标识码:AH igh power IGBT dr ive andprotection c ircu itW EI S a nm in ,L I Fa ha i(D epart men t of Electr ical Engi neer i ng ,Tsi nghua Un iversity ,Be ij i ng 100084)Abstract : T he theo ry of the drive and p ro tecti on circuit of h igh pow er IGBT s w as analyzed to develop a new circuit w h ich searches the over current w ith the allow able ti m e delay to avo id p seudo over current .T he circuit uses high speed analog s w itches so the circuit param eters can be easily designed .Fo r examp le,param eters such as the current to start the p ro tecti on,the delay ti m e to low er the gate vo ltage,the ti m e to shunt off the IGBT at low speed,etc .can be easily set fo r different kinds of IGBT.D etailed circuit,analysis,and si m ulati on results are given .T he circuit wo rks w ell in a h igh pow er centrifuge system using a 1200V 600A IGBT.Key words : IGBT;drive circuit;p ro tecti on circuit;high pow er 随着全控器件IGB T (In su lated Gate B i po larT ran sisto r )朝着大电流、高电压、快通断、易触发等方向的不断发展,它在大功率变流系统中得到了广泛应用。
IGBT驱动电路设计与保护
IGBT驱动电路设计与保护IGBT驱动电路是一种用于驱动功率电子器件IGBT（绝缘栅双极型晶体管）的电路，主要用于功率电子应用中的开关控制和保护。
IGBT驱动电路的设计和保护对于确保系统稳定和损坏防止非常重要。
本文将阐述IGBT驱动电路的设计和保护的重要性，并介绍一些常用的IGBT驱动电路设计和保护策略。
一、IGBT驱动电路设计的重要性IGBT是一种高压高电流开关设备，用于控制电流和电压的转换。
因此，IGBT驱动电路具有以下几个重要的设计考虑因素：1.提供足够的电流和电压：IGBT需要足够的电流和电压来确保快速而稳定的开关动作。
因此，驱动电路必须能够提供足够的电流和电压给IGBT。
2.控制IGBT的开关速度：IGBT的开关速度直接影响系统的动态响应和效率。
驱动电路设计必须能够准确控制IGBT的开关速度，以满足系统要求。
3.抵抗环境干扰：由于IGBT驱动电路通常工作在工业环境中，如电磁干扰、温度变化和振动等因素都会对电路的性能产生影响。
因此，设计的驱动电路必须具有足够的抗干扰能力。
二、IGBT驱动电路的设计策略以下是一些常用的IGBT驱动电路设计策略：1.确定驱动电源：根据所需要的电流和电压的大小，选择合适的电源。
一般来说，电源的输出电流应该比IGBT的工作电流大一些，以确保正常工作。
2.确定驱动信号：驱动信号的频率和幅度对于控制IGBT的开关速度非常重要。
根据需求，选择合适的驱动信号频率和幅度。
3.防止电源噪声：使用滤波电路来防止电源噪声对驱动电路的干扰。
滤波电路通常包括电源电容器和滤波电感器。
4.保证信号传输可靠性：使用合适的隔离电路和保护电路来确保信号传输的可靠性。
隔离电路可以防止由于地线干扰引起的信号失真，保护电路可以防止由于过电流和过压导致的IGBT损坏。
三、IGBT驱动电路的保护策略以下是一些常用的IGBT驱动电路保护策略：1.过电流保护：使用合适的过电流保护电路来保护IGBT免受过电流损害。
IGBT驱动电路设计与保护
IGBT驱动电路设计与保护IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)是一种高性能和高压能力的功率开关器件，用于大功率电力电子应用中。
IGBT驱动电路的设计和保护是确保IGBT正常工作和延长其寿命的重要环节。
1.电源设计：稳定和干净的电源是驱动电路的基础。
通常使用稳压电源或者电容滤波器来给驱动电路和IGBT供电，以避免干扰和噪声的影响。
2.信号隔离：为了保护驱动电路和IGBT，通常需要使用光耦隔离器或者磁隔离器来实现输入和输出电路的电气隔离。
这样可以防止高压和高电流反馈到驱动电路中，从而保护驱动电路的安全。
3.输入信号处理：驱动电路通常需要接收和处理外部的控制信号，例如PWM信号和开关信号。
可以使用电平转换电路、滤波器和放大器等电路来进行信号处理，以确保信号的正确控制和稳定性。
4.输出信号驱动：驱动电路需要能够提供足够的电流和电压来驱动IGBT控制端的输入电容，以确保IGBT在开关过程中快速和稳定地工作。
这通常需要使用功率放大器和驱动电流放大器来提供所需的输出能力。
5.过温保护：IGBT在高功率运行时会产生热量，超过一定温度会导致器件变性或烧毁。
因此，驱动电路中需要设计过温保护电路，用于监测和控制IGBT的温度。
当温度过高时，过温保护电路会触发警报或者切断电源，以保护IGBT的安全。
6.过电流保护：IGBT在工作过程中可能会遭受过电流冲击，例如短路故障。
为了保护IGBT不受损坏，驱动电路需要设计过电流保护电路，可以监测和控制IGBT的电流。
当电流超过设定值时，过电流保护电路会触发警报或者切断电源，以保护IGBT的安全。
7.过压保护：在一些情况下，如电源故障、反馈开关失效等，IGBT 可能会受到过高的电压冲击。
为了保护IGBT不受损坏，驱动电路需要设计过压保护电路，可以监测和控制IGBT的电压。
当电压超过设定值时，过压保护电路会触发警报或者切断电源，以保护IGBT的安全。
大功率IGBT驱动电路的设计与实现
电雜术Electronic Technology电子技术与软件工程Electronic Technology & Software Engineering 大功率IG BT驱动电路的设计与实现孙伟(罗克韦尔自动化控制集成（上海）有限公司上海市201201 )摘要：本文基于当前IGBT驱动电路的繁杂的现象，采用光电隔离，隔离电源和离散元件，研究大功率IGBT驱动电路的设计和实现 方法，同时也简要的与小功率的IGBT驱动电路的差异做了对比。
最后以600A的大功率IGBT功率模块FF600R12IP4作为例子对所设计的 电路进行了验证，结果证明此电路可以很好的驱动大功率IGBT，此驱动电路也在公司的产品使用中得到了验证。
关键词：绝缘栅双极晶体管；电路设计；光耦；驱动电路I G B T也称为绝缘栅双极晶体管，集场效应管和电力晶体管的优点于一身，既具有输入阻抗高、工作速度快、热稳定性好和驱动 电路简单的优点，又具有通态电压低、耐压高和承受电流大等优点，产品的用途越来越广泛，驱动方法也是各式各样，可靠的驱动方法尤其重要。
由于I G B T的广泛使用，其产品也越来越多小到几安培，大到几千安培都有。
而且厂家也多，除了国际大厂，越来越多的国 产厂商也在开发I G B T或者I G B T模块。
在工业领域，I G B T主要用做变频器里面的开关器件，而IGBT又是现场损坏最为严重的器件之一，对于大功率的变频产品尤其如 此。
对与变频器应用来说，核心是驱动电路。
驱动电路就是把中央控制器发来的命令，转变成I G B T开关的信号。
因此，驱动电路设 计的好坏直接决定整个设备的稳定性、可靠性和使用寿命。
又因为 I G B T种类繁多，驱动电路也是各式各样，这也增加了 I G B T驱动 电路设计的复杂度。
1IGBT驱动的研究与分析对于I G B T的驱动电路，如果仅仅是对一个I G B T的驱动，那么其驱动电路很简单，只需根据I G B T的特性，提供一个门极驱动电压就行，通常为15V。
IGBT驱动保护电路的详细的设计与如何测试
IGBT驱动保护电路的详细的设计与如何测试IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）驱动保护电路是一种用于保护IGBT的电路设计。
IGBT驱动保护电路的设计目的是保护IGBT免受过电流、过压、过温等异常状态的损害，以确保其稳定和可靠的工作。
以下是IGBT驱动保护电路的设计与测试步骤：设计步骤：1.确定设计指标：根据具体应用的需求，确定IGBT的额定电流、额定电压、最大工作温度等参数，以此为基础进行设计。
2.过电流保护设计：设计过电流保护电路以保护IGBT免受过大电流的损害。
常见的过电流保护电路设计包括电流检测电路、比较电路和触发电路。
电流检测电路通过测量电流大小来判断是否超过额定值，并将信号传递给比较电路。
比较电路将检测到的电流信号与设定的阈值进行比较，并产生触发信号。
触发信号通过触发电路，将其送往IGBT控制电路以实现保护。
3.过压保护设计：设计过压保护电路以保护IGBT免受过大电压的损害。
过压保护电路的设计包括电压检测电路、比较电路和触发电路。
电压检测电路通过测量电压大小来判断是否超过额定值，并将信号传递给比较电路。
比较电路将检测到的电压信号与设定的阈值进行比较，并产生触发信号。
触发信号通过触发电路，将其送往IGBT控制电路以实现保护。
4.过温保护设计：设计过温保护电路以保护IGBT免受过高温度的损害。
过温保护电路的设计包括温度检测电路和触发电路。
温度检测电路通过传感器测量IGBT温度，并将信号传递给触发电路。
触发电路将检测到的温度信号与设定的阈值进行比较，并产生触发信号。
触发信号通过触发电路，将其送往IGBT控制电路以实现保护。
测试步骤：1.测试过电流保护：将设计好的过电流保护电路连接到实际的IGBT驱动电路中。
通过改变输入电流，观察过电流保护电路是否能够及时检测到过大电流，并触发保护动作。
可以通过示波器检测并记录信号的变化情况。
2.测试过压保护：同样将设计好的过压保护电路连接到实际的IGBT驱动电路中。
应用于风力发电的大功率IGBT驱动保护电路
应用于风力发电的大功率IGBT驱动保护电路随着风力发电技术的不断进步，越来越多的风力发电机被投入使用。
在风力发电中，IGBT（绝缘栅双极晶体管）被广泛应用于风力发电机的变频器中，用于控制电机的电能输出和风力发电的整个过程。
而大功率IGBT驱动保护电路则是保护这些IGBT的关键部分。
一、大功率IGBT驱动保护电路的意义大功率IGBT驱动保护电路是为了保护风力发电机变频器中的IGBT而设计的一种电路。
IGBT作为风力发电机变频器的核心部件，负责将电能转换成机械能，并进行不同频率、不同电压的输出。
在风力发电的过程中，变频器中的IGBT受到的电压和电流都是很大的，同时高频电源的电压也对IGBT产生了很大的压力，如果IGBT的运行不能被有效保护，就有可能会引起其烧毁或损坏，从而对风力发电机的正常运行产生不利影响。
因此，大功率IGBT驱动保护电路是非常必要的。
二、大功率IGBT驱动保护电路的基本原理大功率IGBT驱动保护电路的基本原理是在IGBT的驱动电路中加入过流、过压、过热等保护电路。
在系统的设计中，IGBT的故障通常是由于内部电热、电压电流等因素引起的，因此，大功率IGBT驱动保护电路需要在这些方面进行有效的保护。
（1）过流保护在变频器的运行过程中，IGBT受到电流冲击时，可能会产生较大的能量，引起其过热烧毁，因此，过流保护是很必要的。
对于系统中的IGBT，可以通过电流传感器进行测量，通过对电流大小的测量，在IGBT的驱动电路中加入保护电路，当电流大小超过一定的阀值时，保护电路就会起到保护作用。
（2）过压保护风力发电机的变频器在运行过程中，如果瞬间出现高电压，就很可能会对IGBT造成损伤。
因此，过压保护是非常必要的。
在大功率IGBT驱动保护电路中，可以使用Zener二极管或压敏电阻作为过压保护器件，当电压突然上升时，就会使得这些保护器件在短时间内短路，从而保护IGBT。
（3）过热保护IGBT的运行温度较高，通常需要对其进行过热保护。
一种灵活可靠的IGBT驱动电路设计
电气传动2024年第54卷第1期ELECTRIC DRIVE 2024Vol.54No.1摘要：在当今减碳排放背景下，全控型功率器件IGBT 以优异的性能广泛用于各种变流器中，有效可靠的驱动电路对IGBT 的安全工作至关重要，特别是大功率应用场合。
针对大功率IGBT 应用中对驱动电路灵活可靠的要求，设计了一种基于智能集成光耦驱动器ACPL -332J 的IGBT 驱动保护电路，分析了ACPL -332J 的各项参数，并以ACPL -332J 为核心设计了驱动电路。
以英飞凌FF600R12ME4为应用IGBT ，通过双脉冲试验、短路试验验证了设计电路驱动及保护的有效性。
关键词：智能集成光耦驱动器ACPL -332J ；光耦驱动器；驱动保护电路；灵活可靠中图分类号：TM46文献标识码：ADOI ：10.19457/j.1001-2095.dqcd25239A Design of Flexible and Reliable IGBT Driver CircuitHAN Song 1，2，YU Zhiqiang 1，2，WANG Mingyue 1，2，YU Hongze 1，2，JIA Pengfei 1，2（1.Tianjin Research Institute of Electric Science Co.，Ltd.，Tianjin 300180，China ；2.National Engineering Research Center for Electrical Transmission ，Tianjin 300180，China ）Abstract:Under the background of carbon emission reduction ，fully controlled power device IGBT is widely used in various of converters with its excellent performance ，effective and reliable drive circuit is crucial to the safe operation of IGBT ，especially for high-power applications.Aiming at the requirement of flexible and reliable of IGBT drive circuit in high-power applications ，an IGBT drive and protection circuit based on intelligent integrated optocoupler driver ACPL-332J was designed ，the parameters of ACPL-332J were analyzed ，and the driving circuit was designed with ACPL-332J as the core.With Infineon FF600R12ME4as the application IGBT ，the effectiveness of the designed drive and protect circuit was verified by double pulse test and short circuit test.Key words:intelligent integrated optocoupler driver ACPL-332J ；optocoupler driver ；drive and protect circuit ；flexible and reliable基金项目：天津电气科学研究院有限公司科研基金（YF2023ZL009）作者简介：韩松（1988—），男，硕士研究生，工程师，Email ：一种灵活可靠的IGBT 驱动电路设计韩松1，2，于志强1，2，王明玥1，2，于洪泽1，2，贾鹏飞1，2（1.天津电气科学研究院有限公司，天津300180；2.电气传动国家工程研究中心，天津300180）在节能减排的时代背景下，随着绝缘栅双极型晶体管（IGBT ）的制造和应用技术日趋成熟，IGBT 以易于驱动、耐受电应力、热应力高的特点，被广泛应用于中高功率、中低频率变流器中[1]。
IGBT驱动电路设计
3.控制电路设计3.1控制电路原理图及分析图3-1 IGBT驱动电路原理图本系统中对逆变部分的控制采用以51单片机为核心的数字控制方式，由51单片机产生的PWM信号控制IGBT的导通与关断，但是51单片机输出的电压和电流较小，不满足驱动IGBT的最小要求，因此需要专门的IGBT驱动电路。
IGBT的驱动电路如下图所示。
单片机从PWM1引脚发出PWM信号，输入TLP250，然后，TLP250从G1和E1输出IGBT的驱动信号，G1和E1分别接到IGBT的栅极和发射极。
为了使IGBT可以加速关断速度，使系统运行更加可靠，当IGBT关断时，使栅极和发射极之间为负电压。
在电路中，采用6V的稳压管2CW7C，供电电压为15V。
当前端输入导通时，栅极和发射极之间产生9V电压，驱动IGBT导通；当前端输入关断时，栅极和发射极之间产生负6V的电压，加快了IGBT的关断，保证了系统的可靠运行。
3.2 驱动电路设计（1）光耦隔离的选型在本设计中，IGBT的驱动采用了东芝公司的TLP250芯片。
TLP250前端最小导通电流为5mA，供电电压为10—35V，输出电流可达1.5A，隔离电压可达2500V，额定工作频率为25KHZ。
并且外围电路简单，工作稳定可靠。
TLP250是8脚DIP封装，适用于栅极驱动的IGBT管和大功率MOSFET管•输入阈值电流: IF=5mA(最大)•电源电流(ICC) : 11mA(最大)•电源电压(VCC): 10~35V•输出电流(IO): ±2.0A(最大)•开关转换时间(tpLH/tpHL) : 0.5µs(最大)•隔离电压: 2500Vrms图3-2 管脚排列(俯视图)1:空置5:地2:正极6:电压输出3:负极7:电压输出4:空置8:电源注：用一个0.1µF陶瓷电容应该连接在8脚和5脚之间来获得稳定的放大增益。
. 错误的走线（绕线）可能会削弱开关的性能。
电容和耦合器之间的总长度不能超过1cm。
IGBT驱动电路设计
IBGT驱动电路设计我们设计了一种基于光耦HCPL-316J的IGBT驱动电路。
实验证明该电路具有良好的驱动及保护能力。
下面是此IBGT驱动电路的原理分析：绝缘门极双极型晶体管(Isolated Gate Bipolar Transistor简称IGBT)是复合了功率场效应管和电力晶体管的优点而产生的一种新型复合器件，具有输入阻抗高、工作速度快、热稳定性好驱动电路简单、通态电压低、耐压高和承受电流大等优点，因此现今应用相当广泛。
但是IGBT 良好特性的发挥往往因其栅极驱动电路设计上的不合理，制约着IGBT的推广及应用。
因此本文分析了IGBT对其栅极驱动电路的要求，设计一种可靠，稳定的IGBT驱动电路。
IGBT驱动电路特性及可靠性分析门极驱动条件IGBT的门极驱动条件密切地关系到他的静态和动态特性。
门极电路的正偏压uGS、负偏压-uGS和门极电阻RG的大小，对IGBT的通态电压、开关、开关损耗、承受短路能力及du/dt电流等参数有不同程度的影响。
其中门极正电压uGS的变化对IGBT的开通特性，负载短路能力和duGS/dt电流有较大的影响，而门极负偏压对关断特性的影响较大。
同时，门极电路设计中也必须注意开通特性，负载短路能力和由duGS/dt电流引起的误触发等问题。
根据上述分析，对IGBT驱动电路提出以下要求和条件：(1)由于是容性输出输出阻抗；因此IBGT对门极电荷集聚很敏感，驱动电路必须可靠，要保证有一条低阻抗的放电回路。
(2)用低内阻的驱动源对门极电容充放电，以保证门及控制电压uGS有足够陡峭的前、后沿，使IGBT的开关损耗尽量小。
另外，IGBT开通后，门极驱动源应提供足够的功率，使IGBT不至退出饱和而损坏。
(3)门极电路中的正偏压应为+12～+15V；负偏压应为-2V～-10V。
(4)IGBT 驱动电路中的电阻RG对工作性能有较大的影响，RG较大，有利于抑制IGBT 的电流上升率及电压上升率，但会增加IGBT 的开关时间和开关损耗；RG较小，会引起电流上升率增大，使IGBT 误导通或损坏。
IGBT驱动电路的设计周豪
IGBT驱动电路的设计周豪IGBT（绝缘栅双极型晶体管）是一种高性能功率半导体器件，广泛应用于交流电机驱动、逆变器、变频器等领域。
IGBT驱动电路是将控制信号转换为IGBT控制信号的关键部分，其设计对于整个功率电子系统的性能和稳定性至关重要。
本文将介绍IGBT驱动电路的设计过程，并讨论一些常见的设计考虑因素。
首先，要考虑到IGBT的特性和工作原理。
IGBT是一种三端器件，其中包含栅极、集电极和发射极。
通过在栅极上施加适当的控制信号，可以控制IGBT的导通和关断。
因此，驱动电路的主要任务是为IGBT提供适当的控制信号，确保其在工作区域内可靠地开关。
在设计IGBT驱动电路时，需要考虑以下几个关键因素：1.电压和电流要求：根据实际应用中IGBT的电压和电流要求，选择适当的驱动电路。
通常情况下，需要提供足够的电压和电流来确保IGBT的正常工作。
2.延迟时间：驱动电路的响应时间必须小于IGBT的开关时间，以确保IGBT在需要时能够迅速响应。
3.抗干扰性能：考虑到工业环境中的各种干扰源，驱动电路必须具有良好的抗干扰性能，以确保IGBT的稳定性和可靠性。
4.安全保护：为了防止过电压、过电流和短路等故障对IGBT的损坏，驱动电路应该设计相应的安全保护功能。
在设计IGBT驱动电路时，通常采用光耦隔离技术。
光耦隔离器件包括发光二极管和光电晶体管，通过光学耦合实现输入和输出电路的电气隔离。
这种技术可以有效地隔离高压和低压电路，提高系统的安全性和可靠性。
一个基本的IGBT驱动电路通常包括输入端、隔离器件、输出端和控制电路。
输入端接收外部控制信号，经过隔离器件隔离后，输出端通过控制电路生成适当的IGBT驱动信号。
在实际设计中，还需要考虑布局、散热和线路抗干扰等因素。
总的来说，设计IGBT驱动电路需要对IGBT的特性和工作原理有深入的了解，同时考虑到电压、电流、延迟时间、抗干扰性能和安全保护等因素。
采用光耦隔离技术可以提高系统的可靠性和稳定性。
一种光纤传导的大功率IGBT驱动电路的设计
一种光纤传导的大功率IGBT驱动电路的设计戴珂;段科威;张树全;刘聪【摘要】为设计用于大功率有源电力滤波器(APF)装置的驱动电路,文中提供了一种使用光纤传导驱动信号的电路设计方案,给出了相关参数的选择方法,在此基础上介绍了光纤传导信号的原理,设计实现了1200 V/200 A IGBT驱动测试电路.实验结果表明了该驱动电路用于大功率驱动电路时在延时特性和保护方面具有一定的优越性.【期刊名称】《通信电源技术》【年(卷),期】2011(028)003【总页数】3页(P1-3)【关键词】驱动电路;光纤;IGBT;有源电力滤波器【作者】戴珂;段科威;张树全;刘聪【作者单位】华中科技大学应用电子系,湖北,武汉,430074;华中科技大学应用电子系,湖北,武汉,430074;华中科技大学应用电子系,湖北,武汉,430074;华中科技大学应用电子系,湖北,武汉,430074【正文语种】中文【中图分类】TN4020 引言IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)是由 BJT(双极型三极管)和MOSFET(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。
IGBT具有驱动功率小而饱和压降低等优点，在电机控制、开关电源、变流装置及许多要求快速、低损耗的领域中有着广泛的应用［1］。
本文对应用于有源电力滤波器(APF)的IGBT的特性和使用M57962AL驱动器的设计进行讨论，并提出一种利用光纤传导驱动信号和具有完善保护功能的驱动电路。
有源电力滤波器采用三相全桥结构，需要使用6个IGBT作为开关，因此用6个M57962AL组成驱动电路。
在实验中，根据补偿电流与指令电流的关系，用数字信号处理器(DSP)控制PWM引脚的高低电平，并由驱动电路控制IGBT的通断。
驱动电路同时对过流故障进行监测，由集成驱动电路对故障信号进行处理，然后经信号调整电路传送给DSP和保护电路，其中一路经由DSP实行封锁控制信号、停机等软件保护，另一路经由硬件保护电路实现故障信号的锁存和封锁PWM信号等保护。
大功率IGBT并联驱动电路设计
大功率IGBT并联驱动电路设计随着工业的发展，对于IGBT的电压等级和电流等级的要求也越来越高。
目前国内外市场上IGBT电压等级最高为6500V，电流等级最大到3600A。
对于中小功率应用场合，完全可以采用较高电压等级和较大电流等级的IGBT来满足对系统更高的要求，通常1700V和1000A 的IGBT就可以满足要求，而且市场供应量充足，价格适中。
但在高压大功率场合，若对IGBT的电压和电流要求接近市场上的较大值时，如6500V的IGBT，价格昂贵，且国外对中国有出口限制(不能用于军事用途)，此时就要考虑采用IGBT并联和串联扩容。
由于IGBT的特性依赖于其结构和工艺参数，lGBT并联和串联时存在静态和动态不均流和不均压，除了选择参数一致的IGBT模块外，通过设计适当的驱动电路也是解决IGBT并联和串联存在的问题的有效途径。
1. IGBT并联静态均流的研究当两个及以上IGBT并联时，由于模块不一致的静态和动态特性会导致电流分配不均。
在IGBT处于稳态运行时，影响均流的因素主要是IGBT的输出特性。
如图1所示，两个输出特性不一致的IGBT并联运行时，饱和导通压降V CEsat低的管子会分担更多的电流。
图1 IGBT模块输出特性比较图中，V01，V02-Q1，Q2的集电极电流为零时对应的集射极电压ΔV1，ΔV2-电流为I C1，I C1时对应的两管通态电压变化量。
Q1，Q2的输出特性可近似描述为：Q1，Q2并联，有：由此可见，当V01～V02时，IGBT的通态电阻(即输出特性斜率的倒数V CE/I C)是影响电流不均衡的主要因素。
因此为了实现静态均流，应选择饱和压降一致的IGBT模块。
图2 仿真电路图针对IGBT输出特性对静态均流的影响做仿真，IGBT模块选择三菱CM600HA-24H，额定电流600A，额定电压1200V，饱和压降2.5V。
同时选择CM600HA-28H模块，额定电流600A，额定电压1400V，饱和压降3.1V。
IGBT驱动电路设计
一种IGBT驱动电路的设计IGBT的概念是20世纪80年代初期提出的。
IGBT具有复杂的集成结构，它的工作频率可以远高于双极晶体管。
IGBT 已经成为功率半导体器件的主流。
在10～100 kHz的中高压大电流的范围内得到广泛应用。
IGBT进一步简化了功率器件的驱动电路和减小驱动功率。
1 IGBT的工作特性。
IGBT的开通和关断是由栅极电压来控制的。
当栅极施以正电压时，MOSFET内形成沟道，并为PNP晶体管提供基极电流，从而使IGBT导通。
此时从N+区注入到N-区的空穴（少子）对N-区进行电导调制，减小Ⅳ区的电阻R dr ，使阻断电压高的IGBT也具有低的通态压降。
当栅极上施以负电压时。
MOSFET内的沟道消失，PNP晶体管的基极电流被切断，IGBT即被关断。
在IGBT导通之后。
若将栅极电压突然降至零，则沟道消失，通过沟道的电子电流为零，使集电极电流有所下降，但由于N-区中注入了大量的电子和空穴对，因而集电极电流不会马上为零，而出现一个拖尾时间。
2 驱动电路的设计2.1 IGBT器件型号选择1）IGBT承受的正反向峰值电压考虑到2-2.5倍的安全系数，可选IGBT的电压为1 200 V。
2）IGBT导通时承受的峰值电流。
额定电流按380 V供电电压、额定功率30 kVA容量算。
选用的IGBT型号为SEMIKRON公司的SKM400GA128D。
2.2 IGBT驱动电路的设计要求对于大功率IGBT，选择驱动电路基于以下的参数要求：器件关断偏置、门极电荷、耐固性和电源情况等。
门极电路的正偏压VGE负偏压-VGE和门极电阻RG的大小，对IGBT的通态压降、开关时间、开关损耗、承受短路能力以及dv／dt电流等参数有不同程度的影响。
门极驱动条件与器件特性的关系见表1。
栅极正电压的变化对IGBT的开通特性、负载短路能力和dVcE／dt电流有较大影响，而门极负偏压则对关断特性的影响比较大。
在门极电路的设计中，还要注意开通特性、负载短路能力和由dVcE／dt 电流引起的误触发等问题（见表1）。
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Ｏ 引 言
Ｉ ＧＢＴ（ ｎ ｕ ａｅ ｔ ｐ ｌｒ Ｔｒ ｎ ｉｔ ｒ Ｉ ｓ ｌｔ ｄ Ｇａ ｅ Ｂｉｏ ａ ａ ｓｓｏ ）是 由
１ 驱 动 器 的选 择
一
个 理想 的 Ｉ Ｔ 驱 动 电 路 应 具 有 以下 基 本 性 ＧＢ
Ｂ Ｔ（ 极 型 三 极 管 ） ＭＯＳ Ｅ 绝 缘 栅 型 场 效 应 Ｊ 双 和 Ｆ Ｔ（
通 镌 电 潦 技 术 ．
２ １ 年 ５月 ２ ０１ ５日第 ２ ８卷第 ３ 期
Ｔｅｅ ｏ Ｐｏ ｒＴｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ｔｃ ｍ ｗｅ ｃ ｎ ｌ ｇ Ｍ ａ ５，２ １ ，Ｖｏ ．２ ． ｙ２ ０ １ １ ８ Ｎｏ ３
文章 编号 ：０ ９３ ６ （０ ）３０ ０ —３ １ ０ —６ ４ ２ １ Ｏ —０ １ １ ０
Ｍ５ ９ ２ ７ ６ ＡＬ驱 动器 的设计 进 行讨 论 ， 提 出一 种 利 用 并 光 纤传导 驱动信 号 和具有 完善 保护 功能 的驱动 电路 。 有 源电力 滤 波器 采 用 三 相 全 桥 结 构 ， 要 使 用 ６ 需 个 Ｉ Ｔ作 为开关 ， ＧＢ 因此用 ６个 Ｍ５ ９ ２ ７ ６ ＡＬ组 成 驱 动 电路 。在 实验 中， 据补偿 电流与指 令 电流 的关 系 ， 根 用 数 字信号 处理 器 （ Ｓ ） 制 Ｐ Ｄ Ｐ控 ＷＭ 引 脚 的 高 低 电平 ， 并 由驱动 电路 控制 Ｉ Ｂ 的通断 。驱动 电路 同时对 过 Ｇ Ｔ
Ａ ｓｇｎ ｏ ｉ ｗｅ ＧＢＴ ｉ ｉ ｒ ｕ ｔＤｉｔ ｉ ｕｔ ｄ Ｔｈ ｏ ｇ ｔｃ ｌＦｉ ｅ Ｄｅ ｉ ｆＨ ｇｈ Ｐｏ ｒＩ Ｄｒｖ ｎｇ Ｃｉｃ ｉ ｓ ｒｂ ｅ ｒ ｕ ｈ Ｏｐ ｉａ ｂ ｒ
ＤＡ ＩＫ ｅ，ＤＵ Ａ Ｎ － ｅ ， ＺＨ Ａ Ｎ Ｇ Ｋｅ ｗ ｉ Ｓｈｕ ｑ ｎ， ＬＩ ｎｇ — ｕａ Ｕ Ｃｏ
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｎ ｏ ｄ ｒｔ ｅ ｉ ｎ ａ ｄ ｉｉ ｇ ｃｒ ｕ ｔｆ ｒ ＡＰ ｓ ｒ ｃ ：Ｉ ｒ ｅ Ｏ ｄ ｓｇ ｒｖｎ ｉ ｉ ｏ Ｆ，ｔ ｉ ａ ｔｃｅ ｐ ｏ ｉ ｅ ｉｃ ｉ ｕ ｉ ｇ ｔ ｅ ｏ ｔ ａ ｉｅ Ｏ ｃ ｎ ｕ ｔ ｃ ｈ ｓ ｒ ｉｌ ｒ ｖ ｄ ｓａ ｃｒ ｕ ｔ ｓｎ ｈ ｐ ｉ ｌｆ ｒ ｔ ｏ ｄ ｃ ｃ ｂ
能 ：
管） 组成 的 复 合 全 控 型 电 压 驱 动 式 功 率 半 导 体 器 件 ， 兼 有 ＭＯＳ Ｅ 的 高输 入 阻 抗 和 ＧＴＲ 的低 导 通 压 降 ＦＴ 两 方面 的优点 。Ｉ Ｂ Ｇ Ｔ具 有驱 动 功 率小 而饱 和压 降 低 等 优点 ， 电机 控制 、 在 开关 电源 、 流 装 置及 许 多 要 求 变 快速、 低损 耗 的领 域 中有 着 广泛 的应 用 ｌ 。本 文 对 应 ＿ １ ］ 用 于 有 源 电 力 滤 波 器 （ Ｆ 的 Ｉ Ｔ 的特 性 和 使 用 ＡＰ ） ＧＢ
Ｖ／ ０ Ｉ Ｔ ｉｃ ｉ ｉ ｄ ｓｇ ｅ Ｏ ｔｓ ｅａｅ ｈ ｒ ｃｅ ｉｔ ｓ ２ ０ Ａ ＧＢ ｃｒｕｔ ｓ ｅ ｉｎ ｄｔ ｅ ｔｒｌｔｄｃ ａ ａｔｒｓｉ ．Ｅｘ ｅｉ ｎａ ｅ ｕｔ ｈ ｗ ｈ ｒ ｉｇｃｒ ｕｔｄ ｓ ｎ ｄｆｒ ｃ ｐ ｒｍｅ ｔｌｒｓ ｌ ｓ ｏ ｔ ｅｄ ｉ ｎ ｉｃ ｉ ｅｉ ｅ ｏ ｓ ｖ ｇ
试 电路 。 实验 结 果表 明 了该驱 动 电路 用 于 大 功 率驱 动 电路 时在 延 时特 性 和保 护 方 面具 有 一 定的 优 越 性 。
关键 词 ： 动 电路 ； 纤 ；Ｇ Ｔ； 源 电 力 滤 波 器 驱 光 ＩＢ 有 中 图分 类号 ： Ｎ４ ２ Ｔ ０ 文献标识码 ： Ａ
ｄ ｉ ｉ ｇ ｓｇ ａ ，ｇ ｖ ｓ ｔ ｅｍｅ ｈ ｄ Ｏ ｃ ｏ ｓ ｅａ ｅ ａ ａ ｅ ｅ ｓ ｎ ｈ ｎ ｉ ｔ ｏ ｕ ｅ ｈ ｈ ｏ ｙ ｏ ｉ ｅ ｏ ｄ ｃ ｉｎ ｒ ｎ ｉ ｎ ｌ ｉ ｅ ｈ ｔ ｏ ｓｔ ｈ ｏ ｅ ｒ ｌｔ ｄ ｐ ｒ ｍ ｔｒ ，ａ ｄ ｔ ｅ ｒ ｄ ｃ ｓｔ ｅ ｔ ｅ ｒ ｆ ｂ ｒｃ ｎ ｕ ｔ ．Ａ ０ ｖ ｎ ｆ ｏ １２ ０
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警
一
种 光 纤 传 导 的 大 功 率 Ｉ Ｔ 驱 动 电路 的 设 计 ＧＢ
戴 珂 ， 科威 ， 电子 系 ， 华 湖北 武 汉 ４ ０ ７ ） ３ ０４
摘 要 ： 设 计 用 于 大功 率 有 源 电力 滤 波 器（ Ｆ 装 置 的驱 动 电路 ， 中提 供 了一 种 使 用 光 纤传 导驱 动 信 号 的 电路 设 为 ＡＰ ） 文 计 方 案 ， 出 了相 关 参 数 的 选 择 方 法 ， 此基 础 上 介 绍 了光 纤 传 导信 号 的 原 理 ， 计 实现 了 １２ ０Ｖ／０ Ｉ Ｔ 驱 动 测 给 在 设 ０ ２０Ａ ＧＢ
（ ｐ ｒｍｅ ｔｏ ｐｉｄ Ｅｌｃｒ ｎｃ Ｄｅ ａ ｔ ｎ ｆＡｐ ｌ ｅ ｔｏ ｉ。Ｈ ｕ ｚ ｏ ｇ Ｕｎｖ ｒｉ ｆＳ ｉｎ ｅ ＆ Ｔｅｈ ｏｏ ｙ ｅ ａ ｈ ｎ ｉｅｓｔ ｏ ｃｅ ｃ ｙ ｃ ｎ ｌｇ ，Ｗ ｕ ａ ３ ０ ４，Ｃｈｎ ） ｈ ｎ４ ０ ７ ｉａ