智能化IGBT驱动电路研究
三电平逆变器IGBT驱动电路电磁兼容研究
三电平逆变器IGBT驱动电路电磁兼容研究0 引言近年来，二极管箝位型三电平逆变器在高压大功率场合的应用得到广泛的研究。
与普通两电平逆变器相比，三电平逆变器改善了输出电压波形，降低了系统的电磁干扰，并且可用耐压较低的器件实现高压输出。
电路拓扑。
三电平逆变器系统结构，主要有不控整流电路、三电平逆变器、滤波器以及驱动电路、采样电路和DSP数字控制电路等。
设计时使用了6个带有两路驱动信号输出的IGBT驱动电路。
从系统结构图可以看到，IGBT的驱动电路连接着数字控制电路与逆变器主功率电路，是逆变器能否正常工作的关键所在。
由于驱动电路靠近IGBT器件，而且其中强电信号与弱电信号共存，可能受到的电磁干扰更为严重，因而IGBT驱动电路的EMC设计也是影响着整个逆变器系统工作性能的关键问题。
本文将分析三电平逆变器系统中会对IGBT驱动电路产生影响的主要干扰源及耦合途径，并重点讨论IGBT驱动电路的EMC设计。
1 干扰源及耦合途径对IGBT驱动电路进行EMC设计，必须首先考虑三电平逆变器整个系统可能存在的干扰源及干扰噪声的耦合途径。
1.1 功率半导体器件的开关噪声由图2所示的逆变器系统结构图可以看到，电网电压经过三相不控整流电路后输入三电平逆变器，经过逆变电路和滤波电路后为负载供电。
不控整流电路中的功率二极管及逆变器电路中器件(IGBT)在开关过程中均存在较高的di/dt，可能通过线路或元器件的寄生电感引起瞬态电磁噪声。
由于器件的功率容量很大，造成的开关噪声是整个系统中最主要的干扰源，对IGBT驱动电路工作的稳定性有着重要影响。
1.1.l 功率二极管的开关噪声功率二极管开通时，电流迅速增加，电压也会出现一个快速的上冲，会导致一个宽带的电磁噪声；二极管在关断时会有一个反向恢复电流脉冲，由于其幅度及di/dt都很大，在电路的寄生电感作用下会产生很高的感应电压，造成较强的瞬态电磁噪声。
由于功率二极管应用在三相不控整流电路中，输入电压较高，开关过程中的电磁噪声对系统其他部分的影响会更为严重。
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驱动有源钳位电路的研究
证 实 了所 提 出的 开 关模 型 和 损 耗 模 型 的 正确 性
关键词 ： 绝缘栅双极晶体管； 关 断 暂 态分 析 ； 损耗 分析 ； Ｐ ｓ ｐ ｉ ｃ ｅ仿 真
Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｏ ｎ Ａｃ ｔ ｉ ｖ ｅ Ｃｌ ａ ｍｐ ｉ ｎ ｇ Ｃｉ ｒ ｃ ｕ ｉ ｔ ｏ ｆ Ｉ ＧＢＴ Ｄｒ ｉ ｖ ｅ ｒ
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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。
基于EXB841的IGBT驱动与保护电路研究
流 阈值 ，延迟 电路识别虚假过流和过流锁定 ，采 用外部 成型 电路提高 负栅压 和 系统应用 中及 时 的故 障
显示等改进方法。设计 了 相应的优化驱动电 路，优化驱动电路在脉冲发生电源中得到应用。实际运行
表 明优 化驱 动电路克服 了 Ｅ Ｂ４ 典 型驱 动的不足 ，改善 了 ＩＢ Ｘ ８１ Ｇ Ｔ的驱 动 与保 护性 能 ，具 有很好 的实
ｏ Ｓ ｉ ｃ ｎ ｅｈ ｎｏｙ ｆ ｃ ｎ ｅａ ｄＴ ｃ ｏｌｇ ） ｅ
Ａｂ ｔ ａｃ ： Ｔｈ ｓ ｐ ｐｅ ｎ ｒ ｄ ｅ ｈｅ ｒ ｑ ｉｅ ｏ ｒｖｎ ｎ ｒ ｔｃ ｉ ｇ ｃ ｒ ｕ ｔｆ ｒ Ｉ ｓｒ ｔ ｉ ａ ｒｉ ｔｏ ｕｃ ｄ ｔ ｅ ｕ ｒ ｆｄ ｉ ｇ ａ ｄ ｐ ｏ ｅ ｔｎ ｉｃ ｉ ｏ ＧＢＴ ｎ ａ ｅ ａ ｂ ｅ ｉ ａ ｄｇｖ ｒ ｆ ｉ
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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过流保护：1.过流检测器设计：使用电流传感器来检测IGBT的电流，常见的传感器有霍尔效应传感器和电阻式传感器。
根据检测到的电流信号，设计一个比较器电路，比较检测到的电流值与预设的过流阈值。
当电流超过阈值时，比较器输出高电平，触发保护电路。
2.过流保护电路设计：采用一级或多级的电流保护电路，例如使用可控整流器电路、继电器电路或熔断器电路来切断IGBT的电源。
过温保护：1.过温检测器设计：通过温度传感器监测IGBT的温度。
可选用NTC 热敏电阻或热电偶等传感器。
根据检测到的温度信号，设计一个比较器电路，将检测到的温度值与预设的过温阈值进行比较。
当温度超过阈值时，比较器输出高电平，触发保护电路。
2.过温保护电路设计：使用温度控制器（例如PID控制器）来降低IGBT的温度。
可以通过减小机箱内部温度、增加散热和降低IGBT占空比等方式来实现。
过压保护：1.过压检测器设计：使用电压传感器来检测IGBT的输入电压。
可以选用正弦波电流互感器等传感器。
设计一个比较器电路，将检测到的电压值与预设的过压阈值进行比较。
当电压超过阈值时，比较器输出高电平，触发保护电路。
2.过压保护电路设计：可以采用电压降压器或直流开关等方法来控制IGBT的输入电压，将其降低到安全范围内。
1.过电流测试：在设计过程中，设置合理的过电流阈值。
通过电流源提供过电流信号，触发保护电路，验证保护电路的响应时间和准确性。
2.过温测试：在设计过程中，设置合理的过温阈值。
通过加热IGBT 器件，提高其温度，触发保护电路，验证保护电路的响应时间和准确性。
3.过压测试：在设计过程中，设置合理的过压阈值。
通过提供超过预设阈值的电压信号，触发保护电路，验证保护电路的响应时间和准确性。
4.短路测试：将IGBT的输出端短接，触发保护电路，验证保护电路的响应时间和准确性。
5.整体测试：在实际应用中，应全面测试保护电路的性能。
IGBT的特点、应用及未来的研究方向
IGBT的特点、应⽤及未来的研究⽅向近年来，IGBT被⼴泛关注，随着技术的发展，其应⽤前景被⼴泛看好，作为国家战略性新兴产业IGBT，在很多领域应⽤⼴泛。
什么是IGBT？IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)，绝缘栅双极型晶体管，是由BJT(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。
IGBT的原理IGBT是将强电流、⾼压应⽤和快速终端设备⽤垂直功率MOSFET的⾃然进化。
由于实现⼀个较⾼的击穿电压BVDSS需要⼀个源漏通道，⽽这个通道却具有很⾼的电阻率，因⽽造成功率MOSFET具有RDS(on)数值⾼的特征，IGBT消除了现有功率MOSFET的这些主要缺点。
虽然最新⼀代功率MOSFET 器件⼤幅度改进了RDS(on)特性，但是在⾼电平时，功率导通损耗仍然要⽐IGBT 技术⾼出很多。
较低的压降，转换成⼀个低VCE(sat)的能⼒，以及IGBT的结构，同⼀个标准双极器件相⽐，可⽀持更⾼电流密度，并简化IGBT驱动器的原理图。
IGBT模块的特点与应⽤IGBT模块是由IGBT(绝缘栅双极型晶体管芯⽚)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，封装后的IGBT模块直接应⽤于变频器、UPS不间断电源等设备上。
IGBT模块具有节能、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，⼀般所说的IGBT也指IGBT模块。
随着节能环保等理念的推进，此类产品在市场上将越来越多见。
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驱动电路
IGBT驱动电本文在分析了IGBT驱动条件的基础上介绍了几种常见的IGBT驱动电路，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。
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驱动保护电路的设计和性能分析
IGBT驱动保护电路的设计和性能分析导言：功放电路是现代电子电路中的重要部分，它具有放大电能的功能。
不过，由于IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor，隔离栅双极型晶体管）的特殊性质，其驱动电路设计必须考虑到保护电路的设计问题，保证IGBT运行的可靠性和安全性。
本文将详细介绍IGBT驱动保护电路的设计和性能分析。
一、IGBT驱动保护电路的设计1.UVLO是为了避免驱动电路在电源电压低于最低工作电压时失效。
其原理是在电源电压低于一定阈值时，电压比较器输出低电平，通过逻辑电路将IGBT的控制电压关闭，避免异常的驱动。
2.电源DC过压保护是为了防止IGBT在电源电压超过额定值时损坏。
一般采用电压比较器，当电源输入电压超过额定值时，比较器输出高电平，通过逻辑电路将IGBT的控制电压关闭。
3.电源DC过流保护是为了防止IGBT在电流超过额定值时过热损坏。
一般采用电流传感器对电流进行检测，当电流超过额定值时，传感器输出高电平，通过逻辑电路将IGBT的控制电压关闭。
可以选择恢复时间来控制保护的触发时间和延迟时间。
4.热保护是为了防止IGBT在温度过高时损坏。
可以采用热敏电阻或温度传感器来监测温度，当温度超过一定阈值时，通过逻辑电路将IGBT的控制电压关闭。
以上是IGBT驱动保护电路常用的保护功能，具体电路设计还需要考虑实际应用场景和对电路性能的要求。
二、IGBT驱动保护电路的性能分析1.保护触发时间：保护触发时间是指在保护条件满足时，保护电路能够及时启动保护动作的时间。
触发时间过长可能导致IGBT损坏。
因此，保护电路设计应尽量缩短触发时间，提高系统响应速度。
2.保护延迟时间：保护延迟时间是指在保护条件满足时，保护电路响应保护动作的时间。
正常情况下，IGBT驱动保护电路应尽量缩短延迟时间，减少IGBT受到异常电压或电流的影响。
但是，过小的延迟时间可能导致误触发保护，影响系统的正常工作。
IGBT模块：技术、驱动和应用
IGBT模块：技术、驱动和应用IGBT模块是一种集成了多个功率晶体管的集成电路，它能够承受高电压和高电流，广泛应用于电力变换和工业控制领域。
IGBT模块的技术、驱动和应用，是电力电子学、微电子学和电气工程领域的重要内容。
本文将针对IGBT模块的技术、驱动和应用进行详细的分析和讨论。
一、技术1. IGBT的结构和原理IGBT模块采用了IGBT功率晶体管技术，是一种高功率半导体器件。
IGBT由P型掺杂的底部导电层、N型的发射区、P 型区域和N型区域组成。
IGBT的结构与三极管相似，但它在结构上融合了场效应晶体管（FET）和双极型晶体管（BJT）的优点。
IGBT的输出开关特性类似于MOSFET，控制端需要施加正向偏置电压才能开启它。
然而，IGBT模块的输出电容较大，需要控制端施加负向电压才能关闭它。
2. IGBT模块的特性（1）高平均功率：IGBT模块能够承受高电压和高电流，适用于高功率应用。
（2）低电压降：IGBT模块的导通电阻比较低，导通时的电压降较小。
（3）快速开关：IGBT模块的响应速度较快，可以实现高频开关。
（4）耐高温：IGBT模块的工作温度范围宽，可以在高温环境下工作。
3. IGBT模块的制造工艺IGBT模块的制造过程包括晶体管芯片制造、封装和模块组装三个步骤。
晶体管芯片制造是IGBT模块制造的核心，它需要进行掺杂、生长晶片、刻蚀和沉积等多个步骤。
封装使晶体管芯片和引脚封装在一起，并对晶片进行保护。
模块组装是将多个IGBT芯片、散热器和电容器等部件组合起来形成一个完整的IGBT模块。
组装包括焊接、粘接和测试等多个工序。
4. IGBT模块的散热和保护IGBT模块的高功率和高温度会导致散热问题。
散热系统需要有效地排放IC模块产生的热量。
通常采用散热片、散热器和风扇等来散热。
保护系统需要检测IGBT模块的输出信号和工作状态，并及时停止或调节当前的工作状态以保证工作的稳定性和可靠性。
通常采用过流保护、过压保护和过温保护等方式进行保护。
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）。
IGBT智能化驱动电路设计
作者简介 ： 魏培 华 （９８一） 男 ， １７ ， 工程 师 ， 科 。 本
３ Ｏ
维普资讯
ＩＢ Ｇ Ｔ智 能化 驱 动 电路 设 计
图 １ 应 用 电路
的上 电复位 电路 进行 复 位 ， 清 除错 误 寄存 器 中 的 并 错误信息 。 该 电路 具 有欠 压 保 护 功 能 。Ｖ ２为 １ Ｄ ２ Ｖ稳 压 管 ， ＋１ 当 ５Ｖ电源 电压 大 于 １ ２Ｖ时 ， Ｄ 反 向击 穿 ， Ｖ２ Ｖ１ Ｔ 导通 ， Ｔ Ｖ ２截止 ， １的 ｖ Ａ Ｌ复 位 引脚 为高 电 平 ， 驱动 电路 上 的驱 动模 块 Ａ１ 通 ； 当 ＋１ 电源 开 而 ５Ｖ
电路 的 主要 功 能 、 作 原 理 、 用 电路 。 工 应
关 键 词 ： Ｂ ； 动 电路 ； Ｉ Ｔ驱 Ｇ 半桥 电路 ； 高压 大 电流 中 图 分 类 号 ：Ｎ ２ ． Ｔ３３ ４ 文献 标 识 码 ： Ｂ
Ｏ 概 述
ＩＢ （ Ｇ Ｔ 绝缘栅 双极性 晶体 管 ） 一种 电压控制 型 是
器输入特性 ， 且对输入信号 没有特殊要求 ； 障传送使 故
用集 电极开路输 出， 可与常用 的逻辑电平相兼容。
而且应 当能使 电力 电子系统 中的高压 与其他 电路 有 很好 的隔离特性 。虽 然采用 光纤 驱动技 术可 以使 隔 离 电压 达到 ７ｋ 以上 ， ｖ 但光 纤 驱 动 模块 价 格 昂 贵 ， 接线不 方便 、 热易 变 形 及受 震 动 接触 不 可靠 等 因 受
素的影 响 ， 其性 价 比并不 高 。文 中介 绍 一 种高 性 价
比、 简单 可靠 的 Ｉ Ｂ Ｇ Ｔ驱动 电路 的设计 。
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智能化IGBT驱动电路研究
作者：黄先进， 蒋晓春， 叶斌， 郑琼林， HUANG Xianjin， Jiang Xiaochun， Yebin，
Zheng Qionglin
作者单位：北京交通大学电气工程学院,北京,100044
刊名：
电工技术学报
英文刊名：TRANSACTIONS OF CHINA ELECTROTECHNICAL SOCIETY
年，卷(期)：2005,20(4)
被引用次数：10次
1.Chokhawala R;Catt J;Pelly B Gate drive condiserati-ons for IGBT Modules[外文期刊] 1995(03)
2.Chokhawla R;Catt J;Kiraly L A discussion on IGBT short-circuit behavior and fault protection schemes[外文期刊] 1995(02)
3.Blaabjerg F;Pederson J K An optimum drive and clamp circuit design with controlled switching for a snubberless PWM-VSI-IGBT inverter leg[外文会议] 1992
4.Githiari A N;Leedhan R J;Paimer P R High performance gate drives utilizing the IGBT in the active region[外文会议] 1996
5.John V;Suh B S;Lipo T A High performance active gate drive for high power IGBTs[外文会议] 1998
6.沈同桥;林渭勋绝缘栅晶体管(IGBT)驱动电路的研究 1993(05)
7.卢红;梁任秋IGBT驱动保护电路 1993(05)
8.Perez A;Jorda X;Godignon P An IGBT gate driver integrated circuit with full-bridge output stage and short circuit protections[外文会议] 2003
9.John V;Suh B S;Lipo T A Fast-clamped short-circuit protection of IGBT's industry applications 1999(02)
10.丁浩华;陈辉明带过流和短路保护的IGBT驱动电路研究 1997(02)
11.富士电机公司EXB 系列驱动器使用手册
12.MITSUBISHI Hybrid Ics M57962L for Driving IGBT Modules 1998
13.京诺维克新技术有限公司双路IGBT和MOSFET隔离驱动模块DRP22H使用说明书 2004
14.CONCEPT Description and Application Manual of S.C.A.L.E-Driver
1.师睿.刘志刚.张钢.SHI Rui.LIU Zhi-gang.ZHANG Gang一种IGBT驱动电路及保护的优化和研制[期刊论文]-机械与电子2008(9)
2.熊敬清.蒙万俊.陈小峰.薛家祥.姚屏.XIONG Jing-qing.MENG Wan-jun.CHEN Xiao-feng.XUE Jia-xiang.Yao Ping有限双极性软开关PWM控制和IGBT驱动电路设计[期刊论文]-电焊机2008,38(12)
3.孟志强.陈燕东.周华安.MENG Zhi-qiang.CHEN Yan-dong.ZHOU Hua-an基于EXB841的IGBT驱动电路优化设计[期刊论文]-湖南大学学报（自然科学版）2006,33(6)
4.刘力涛.LIU Li-tao IGBT驱动电路研究[期刊论文]-电焊机2011,41(6)
5.彭智刚.金新民.童亦斌.梁京哲.战亮宇IGBT驱动电路[期刊论文]-电子产品世界2007(2)
6.苏麟.郑建勇.梅军.丁祖军.吴恒荣.陈军CPLD逻辑控制单元在IGBT 驱动电路中的应用[期刊论文]-电力自动化设备2004,24(11)
7.廖天明适用于高速、大容量的有源电力滤波器IGBT驱动电路的研制[学位论文]2005
8.白娅梅.李钰玺.张亚军.Bai Yamei.Li Yuxi.Zhang Yajun基于2SC0108T的IGBT驱动器设计[期刊论文]-电子技术应用2011,37(2)
9.张新永IGBT驱动及逐波限流保护技术[会议论文]-2009
1.王慧东新型IGBT驱动器原理及其保护功能研究[期刊论文]-电子技术 2010(5)
2.白娅梅.李钰玺.张亚军基于2SC0108T的IGBT驱动器设计[期刊论文]-电子技术应用 2011(2)
3.李钰玺.骆光照.闫要岗.陈哲一种新型板载式IGBT驱动器设计[期刊论文]-测控技术 2011(2)
4.訾振宁.郝瑞祥.游小杰.郑琼林基于PC929的IGBT驱动和保护电路设计[期刊论文]-电气技术 2007(9)
5.林艳娜.李静一种电力用高频开关电源的性能评价[期刊论文]-企业技术开发：下 2011(8)
6.李竫.沈伟吉.高炜玲.顾佳坤.缪申捷.蔚兰多路输出型单端反激式开关电源设计[期刊论文]-上海工程技术大学学报 2011(2)
7.唐杰.罗安.王跃球配电网静止同步补偿器的驱动与吸收电路设计[期刊论文]-高电压技术 2008(3)
8.唐杰.罗安.夏向阳.赖朝生中低压配电静止无功发生器的智能集成驱动技术[期刊论文]-电力自动化设备
2007(8)
9.张新丰.杨殿阁.薛雯.陆良.连小珉车载电源管理系统设计[期刊论文]-电工技术学报 2009(5)
10.雷鸣.郭斌.雷志勇一种实用化的交流斩波PWM控制时序研究[期刊论文]-西安工业大学学报 2012(3)
引用本文格式：黄先进.蒋晓春.叶斌.郑琼林.HUANG Xianjin.Jiang Xiaochun.Yebin.Zheng Qionglin智能化IGBT驱动电路研究[期刊论文]-电工技术学报 2005(4)。