【标准】三相逆变器中IGBT的几种驱动电路的分析
三相电机驱动电路详解
三相电机驱动电路详解
三相电机驱动电路是电机控制中的重要组成部分，其作用是将电能转换为机械能。
在三相电机驱动电路中，主要应用了半桥驱动电路和全桥驱动电路两种电路形式。
半桥驱动电路主要应用于直流电机，其工作原理是将直流电压分为两个相等的电压，分别加在电机的两个电极上，通过改变电极上的电压极性来控制电机的正反转。
全桥驱动电路则主要应用于交流电机，其工作原理是将交流电压加在电机的四个电极上，通过改变电极上的电压相位差来控制电机的运转方向和速度。
全桥驱动电路由四个开关管组成，通过控制开关管的通断来调节电机的工作状态。
在实际应用中，三相电机驱动电路还需要考虑电机的保护问题。
为了防止电机过载、过热或短路等故障情况的发生，需要在电路中加入相应的保护措施，如限流保护、过热保护和短路保护等。
此外，为了实现电机的精确控制，还需要对电机驱动电路进行反馈控制。
通过在电机驱动电路中加入反馈环节，可以将电机的实际工作状态反馈给控制器，控制器根据反馈信息调整电机的控制策略，以保证电机的稳定运行。
总之，三相电机驱动电路是电机控制中的重要组成部分，其工作原理和应用需要根据电机的具体需求而定。
通过对电机驱动电路的合理设计和优化，可以提高电机的性能和稳定性，延长电机的使用寿命。
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。
几种IGBT驱动电路的保护电路原理图
几种IGBT驱动电路的保护电路原理图第一种驱动电路EXB841/840EXB841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。
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、IGBT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。
三相IGBT全桥隔离驱动电源设计
三相IGBT全桥隔离驱动电源设计隔离驱动电源是一种用于驱动IGBT全桥的电源，能够实现高效、可靠的能量转换。
本文将详细介绍三相IGBT全桥隔离驱动电源的设计思路和步骤，以及相关的技术要点。
第一步是确定电源的输入电压范围和输出电压要求。
根据实际应用需求，我们可以选择一个适当的输入电压范围，例如220VAC。
同时，根据所驱动的IGBT全桥的额定电压和电流，确定输出电压和电流的要求。
第二步是设计开关电源拓扑结构。
通常情况下，可以选择升压拓扑或降压拓扑。
在本设计中，将选择采用升压拓扑结构，以满足电源输出电压高于输入电压的要求。
第三步是选择合适的开关器件。
为了实现高效率和高可靠性的能量转换，我们可以选择IGBT器件作为开关器件。
IGBT具有低开通压降和高耐压能力，非常适合用于高功率应用。
第四步是设计控制电路。
控制电路用于控制开关器件的开关时间和频率，从而实现电源输出电压和电流的调节。
在这里，我们可以选择现代电子元器件和微控制器技术，以实现精确的控制。
第五步是设计隔离电路。
隔离电路用于将输入电路与输出电路完全隔离开，以确保工作安全和可靠性。
在本设计中，我们可以选择使用光耦合器或变压器等隔离元件。
第六步是设计保护电路。
保护电路用于监测电源和输出电路的工作状态，并在出现异常情况时及时进行保护。
例如，过压保护、过流保护和过温保护等。
第七步是进行电路仿真和调试。
在设计完成后，我们需要使用SPICE 仿真工具对电路进行仿真验证，并进行必要的调整和优化，以确保设计的正确性和可靠性。
第八步是进行电路布板设计和制作。
根据电路设计和调试结果，我们可以进行电路布板设计，并根据实际情况选择合适的材料和制作工艺。
第九步是进行电路测试和调整。
在电路制作完成后，我们需要进行电路测试和调整，以确保电源的工作正常和满足设计要求。
最后，需要进行电源的性能验证和可靠性测试。
通过对电源进行长时间运行和负载测试，以验证电源的稳定性和可靠性，并进行必要的优化和改进。
IGBT驱动电路哪些种
变压器隔离，采用调制技术，次级采用调制式自给电源，无需用户提供隔离电源；PWM开关信息通过调制传递到次级。工作频率范围宽，占空比可在0－100％之间。
驱动板系列
集成了驱动器及其外围元器件，(以及辅助电源)，配合用户的主控板和功率器件，构成完整的电源系统，最大可驱动1000A以上的IGBT。板上辅助电源有AC/DC、DC/DC和自给电源等多种型式。
单片式的调制驱动器，目前国外还未见有产品出售。但有一种2片组合式的，如UNITRODE公司的UC3724/25集成电路对，其中3724与驱动源相连，3725与被驱动的绝缘栅器件相连，3724与3725之间由用户接入制到约1MHz的载波上，送到隔离脉冲变压器的初级，次级输出信号在UC3725中通过直接整流得到自给电源，通过解调取得原PWM信号。
北京落木源公司也开发了一款变压器隔离的驱动器，型号为KB101，可以工作在较高的频率上，但是需要用户提供辅助电源。
变压器隔离、调制式自给电源驱动器
调制式自给电源驱动器，采用变压器进行电气隔离，通过载频传递驱动所需要的能量，通过调制信号传递PWM信息，因此可以通过0－100％占空比的PWM信号。目前的许多驱动板产品都采用这种技术，如西门康的SKHI27等。
用脉冲变压器隔离驱动绝缘栅功率器件有三种方法：无源、有源和自给电源驱动。
无源方法就是用变压器次级的输出直接驱动绝缘栅器件，这种方法很简单，也不需要单独的驱动电源，但由于绝缘栅功率器件的栅源电容Cgs一般较大，因而栅源间的波形Vgs将有明显变形，除非将初级的输入信号改为具有一定功率的大信号，相应脉冲变压器也应取较大体积。
此类产品，由于光电耦合器的速度限制，一般工作频率都在50KHz以下(TX-KA101可达80K)。它们的优点是，大部分具有过流保护功能，其过电流信号是从IGBT的管压降中取得的；共同的缺点是需要一个或两个独立的辅助电源，因而使用较为麻烦。
igbt模块逆变器电路图大全（六款igbt模块逆变器电路设计原理图详解）
igbt模块逆变器电路图大全（六款igbt模块逆变器电路设计原理图详解）igbt模块逆变器电路图设计（一）太阳能光伏发电的实质就是在太阳光的照射下，太阳能电池阵列（即PV组件方阵）将太阳能转换成电能，输出的直流电经由逆变器后转变成用户可以使用的交流电。
以往的光伏发电系统是采用功率场效应管MOSFET构成的逆变电路。
然而随着电压的升高，MOSFET的通态电阻也会随着增大，在一些高压大容量的系统中，MOSFET会因其通态电阻过大而导致增加开关损耗的缺点。
在实际项目中IGBT逆变器已经逐渐取代功率场效应管MOSFET，因为绝缘栅双极晶体管IGBT通态电流大，正反向组态电压比较高，通过电压来控制导通或关断，这些特点使IGBT在中、高压容量的系统中更具优势，因此采用IGBT构成太阳能光伏发电关键电路的开关器件，有助于减少整个系统不必要的损耗，使其达到最佳工作状态。
在实际项目中IGBT逆变器已经逐渐取代功率场效应管MOSFET。
图1：太阳能光伏发电流程IGBT逆变器的工作原理逆变器是太阳能光伏发电系统中的关键部件，因为它是将直流电转化为用户可以使用的交流电的必要过程，是太阳能和用户之间相联系的必经之路。
因此要研究太阳能光伏发电的过程，就需要重点研究逆变电路这一部分。
如图2（a）所示，是采用功率场效应管MOSFET 构成的比较简单的推挽式逆变电路，其变压器的中性抽头接于电源正极，MOSFET的一端接于电源负极，功率场效应管Q1，Q2交替的工作最后输出交流电力，但该电路的缺点是带感性负载的能力差，而且变压器的效率也较低，因此应用起来有一些条件限制。
采用绝缘栅双极晶体管IGBT构成的全桥逆变电路如图2（b）所示。
其中Q1和Q2之间的相位相差180°，其输出交流电压的值随Q1和Q2的输出变化而变化。
Q3和Q4同时导通构成续流回路，所以输出电压的波形不会受感性负载的影响，所以克服了由MOSFET构成的推挽式逆变电路的缺点，因此采用IGBT构成的全桥式逆变电路的应用较为广泛一些。
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EXB841/840EXB841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。
■- ■ ―- ■ —«■www.d i angon. com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。
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）驱动电路是一种用于控制和驱动IGBT器件的电路，用于将低功率信号转化为高功率信号，以实现对IGBT器件的控制。
IGBT驱动电路通常由输入电路、隔离电路、输出电路和保护电路组成。
下面将详细介绍IGBT驱动电路的原理和保护电路的作用。
IGBT驱动电路的主要工作原理是通过输入信号的变化来控制IGBT的通断，从而实现对高功率负载的控制。
IGBT驱动电路一般采用CMOS电路设计，以确保高噪声抑制和良好的电磁兼容性。
常见的IGBT驱动电路分为光耦隔离和变压器隔离两种。
光耦隔离驱动电路是将输入信号与输出信号通过光电耦合器隔离，在高功率环境下提供了良好的隔离和保护。
光电耦合器的输入端通常由输入信号发生器驱动，而输出端则连接到IGBT的控制极，实现信号的传输和控制。
光耦隔离驱动电路在功率轻载和带负载的情况下都能提供良好的电气隔离，提高了系统的可靠性和稳定性。
变压器隔离驱动电路是通过变压器来实现输入和输出信号的隔离。
输入信号通过变压器的一侧传输，然后通过变压器的另一侧连接到IGBT的控制极。
变压器隔离驱动电路具有较高的耐受电压和电流能力，并能抵御噪声和干扰的影响。
IGBT保护电路的作用：IGBT是一种高功率开关设备，在工作过程中容易受到电流过大、电压过高、温度过高等因素的影响，导致过热、短路甚至损坏。
因此，为了保护IGBT设备的正常工作和延长其使用寿命，需要在IGBT驱动电路中添加一些保护电路。
常见的IGBT保护电路包括过流保护、过压保护和过温保护。
过流保护电路通过检测IGBT芯片上的电流大小来保护器件的工作。
当电流超过预设值时，保护电路会通过切断电源或降低输入信号的方式来阻止过大电流通过IGBT。
这样可以防止IGBT芯片发生过热和失效。
过压保护电路通过监测IGBT器件上的电压来保护该器件的工作。
当电压超过正常工作范围时，保护电路会通过切断电源或降低输入信号的方式来阻止过高电压对IGBT芯片的损害。
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）是一种用于高压高功率开关电路的半导体器件，结合了MOSFET（Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor）的输入特性和BJT（Bipolar Junction Transistor）的输出特性。
IGBT的驱动电路原理与保护技术对于确保IGBT的正常工作和延长其寿命非常重要。
1.基本原理：驱动电路的主要目的是将控制信号转换成足够的电压和电流来控制IGBT的开关动作。
基本的驱动电路一般由一个发生器、一个驱动电流放大器以及一个隔离电压放大器组成。
2.发生器：发生器产生控制信号，控制IGBT的开关状态。
信号可以是脉冲信号，由微控制器或其他逻辑电路产生。
3.驱动电流放大器：驱动电流放大器用于放大脉冲信号，以提供足够的电流来控制IGBT。
其输出电流通常在几十毫安到几安之间。
4.隔离电压放大器：IGBT通常需要电隔离，以防止高电压干扰信号影响其正常工作。
隔离电压放大器用于将驱动信号从控制信号隔离，并提供相应的电压放大。
1.过流保护：IGBT的工作电流超过额定值时，可能会导致损坏。
因此，电路中应包含过流保护电路，可以通过电流传感器来监测电流，并在超过设定值时立即切断电源。
2.过温保护：IGBT在超过一定温度时可能会发生热失控，导致器件损坏。
因此，必须安装温度传感器来监测器件的温度，并在超过设定值时采取适当的措施，如降低输入信号或切断电源。
3.过压保护：当IGBT的工作电压超过额定值时，可能会引起击穿，导致器件损坏。
因此，在电路中需要安装过压保护电路，以确保电压不会超过允许的范围。
4.反馈电路：为了确保IGBT的正常工作，需要实时监测其输出电流和电压。
因此，反馈电路可以用来调整控制信号，以保持IGBT在安全范围内工作。
总之，IGBT的驱动电路原理和保护技术是确保IGBT正常工作和延长其寿命的关键。
三相逆变器中IGBT的几种驱动电路的分析word资料7页
三相逆变器中IGBT的几种驱动电路的分析明正峰，童建利，钟彦儒(西安理工大学110信箱，陕西西安710048）摘要：对几种三相逆变器中常用的IGBT驱动专用集成电路进行了详细的分析，对TLP250、EXB8系列和M579系列进行了深入的讨论，给出了它们的电气特性参数和内部功能方框图，还给出了它们的典型应用电路。
讨论了它们的使用要点及注意事项。
对每种驱动芯片进行了IGBT的驱动实验，通过有关的波形验证了它们的特点。
最后得出结论：IGBT驱动集成电路的发展趋势是集过流保护、驱动信号放大功能、能够外接电源且具有很强抗干扰能力等于一体的复合型电路。
关键词：绝缘栅双极晶体管；集成电路；过流保护1 前言电力电子变换技术的发展，使得各种各样的电力电子器件得到了迅速的发展。
20世纪80年代，为了给高电压应用环境提供一种高输入阻抗的器件，有人提出了绝缘门极双极型晶体管（IGBT）[1]。
在IGBT中，用一个MOS 门极区来控制宽基区的高电压双极型晶体管的电流传输，这就产生了一种具有功率MOSFET的高输入阻抗与双极型器件优越通态特性相结合的非常诱人的器件，它具有控制功率小、开关速度快和电流处理能力大、饱和压降低等性能。
在中小功率、低噪音和高性能的电源、逆变器、不间断电源（UPS）和交流电机调速系统的设计中，它是目前最为常见的一种器件。
功率器件的不断发展，使得其驱动电路也在不断地发展，相继出现了许多专用的驱动集成电路。
IGBT的触发和关断要求给其栅极和基极之间加上正向电压和负向电压，栅极电压可由不同的驱动电路产生。
当选择这些驱动电路时，必须基于以下的参数来进行：器件关断偏置的要求、栅极电荷的要求、耐固性要求和电源的情况。
图1为一典型的IGBT驱动电路原理示意图。
因为IGBT栅极发射极阻抗大，故可使用MOSFET驱动技术进行触发，不过由于IGBT的输入电容较MOSFET为大，故IGBT的关断偏压应该比许多MOSFET驱动电路提供的偏压更高。
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。
各种IGBT驱动电路工作原理和IGBT保护方法
各种IGBT驱动电路工作原理和IGBT保护方法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。
第一种驱动电路EXB841/840EXB841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。
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、IGBT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。
三种IGBT驱动电路和保护方法详解
三种IGBT驱动电路和保护方法详解IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）是一种功率开关器件，具有高压能力和快速开关速度，广泛应用于各类电力电子设备中。
为了保证IGBT的正常工作和延长寿命，需要合理设计驱动电路和采取保护措施。
以下将详细介绍三种常见的IGBT驱动电路和保护方法。
1.全桥驱动电路：全桥驱动电路使用四个驱动器来控制IGBT的开关动作，通过驱动信号的控制确保IGBT的正确触发。
全桥驱动电路的优点是开关速度快、电流能力高、噪音抵抗能力强。
驱动信号的产生可以通过模拟电路或数字电路实现，后者具有更高的可靠性和精准性。
在全桥驱动电路中，还会配备隔离变压器，用于提供与主电源隔离的驱动信号。
保护方法：（1）过温保护：通过测量IGBT芯片的温度，一旦温度超过设定值，即切断IGBT的驱动信号，防止过热损坏。
（2）过流保护：通过监测IGBT输入电流，当电流超过额定值时，切断IGBT的驱动信号，避免损坏。
（3）过压保护：检测IGBT的输入电压，当电压超过设定值时，中断驱动信号，以防止损坏。
（4）过电压保护：通过监测IGBT的输出电压，当电压异常升高时，关闭IGBT的驱动信号，避免对后续电路造成损害。
（5）失控保护：当IGBT因为故障或其他原因丧失了晶体管功能时，立即中断其驱动信号，以保护设备安全。
2.半桥驱动电路：半桥驱动电路仅使用两个驱动器来控制一个IGBT的开关动作。
相比于全桥驱动电路，半桥驱动电路简化了驱动电路的设计，成本更低。
但由于只有单个驱动器来控制IGBT，因此其驱动能力和噪音抵抗能力相对较弱。
保护方法：半桥驱动电路的保护方法与全桥驱动电路类似，包括过温保护、过流保护、过压保护、过电压保护和失控保护等。
可以将这些保护方法集成在半桥驱动电路中，一旦触发保护条件，即切断驱动信号，以保护IGBT和其他电路设备。
3.隔离式驱动电路：隔离式驱动电路通过隔离变压器将主电源与IGBT的驱动信号分隔开，能够提高系统的稳定性和安全性。
各种IGBT驱动电路
各种IGBT驱动电路
本文将讨论IGBT驱动电路，包括不同型号和公司的驱动
电路，以及一些具体应用的电路原理图和性能分析。
在三相逆变器中，IGBT的驱动电路有多种分析控制方式，需要根据具体应用场景进行选择。
某新型大功率三相半桥加热IGBT驱动电路的电路图如下，通过缓冲电路来保护IGBT，提高其使用寿命。
集成电路TLP250可以构成驱动器电路，适用于IGBT应
用电路。
而电磁炉IGBT管驱动单元电路的工作原理则需要具
体分析。
除了选型和原理的考虑，IGBT驱动电路的保护和性能也
需要进行设计和分析。
以下是一些适合不同应用场景的IGBT
驱动电路图。
FF20可控硅整流桥IGBT驱动电路
适合感应加热电源的IGBT驱动电路
用于有源电力滤波器的IGBT驱动电路图
总之，IGBT驱动电路的设计和选择需要根据具体应用场景进行考虑，同时保护和性能的分析也是必要的。
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三相逆变器中IGBT的几种驱动电路的分析1 前言电力电子变换技术的发展，使得各种各样的电力电子器件得到了迅速的发展。
20世纪 80年代，为了给高电压应用环境提供一种高输入阻抗的器件，有人提出了绝缘门极双极型晶体管（IGBT） [1>。
在IGBT 中，用一个 MOS门极区来控制宽基区的高电压双极型晶体管的电流传输，这就产生了一种具有功率MOSFET的高输入阻抗与双极型器件优越通态特性相结合的非常诱人的器件，它具有控制功率小、开关速度快和电流处理能力大、饱和压降低等性能。
在中小功率、低噪音和高性能的电源、逆变器、不间断电源（ UPS）和交流电机调速系统的设计中，它是目前最为常见的一种器件。
功率器件的不断发展，使得其驱动电路也在不断地发展，相继出现了许多专用的驱动集成电路。
IGBT的触发和关断要求给其栅极和基极之间加上正向电压和负向电压，栅极电压可由不同的驱动电路产生。
当选择这些驱动电路时，必须基于以下的参数来进行：器件关断偏置的要求、栅极电荷的要求、耐固性要求和电源的情况。
图1为一典型的IGBT驱动电路原理示意图。
因为IGBT栅极发射极阻抗大，故可使用MOSFET驱动技术进行触发，不过由于IGBT的输入电容较MOSFET为大，故IGBT的关断偏压应该比许多MOSFET驱动电路提供的偏压更高。
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在任何情况下，开通时的栅极驱动电压，应该在 12～ 20 V之间。
当栅极电压为零时，IGBT处于断态。
但是，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，采用反向偏压还减少了关断损耗。
反向偏压应该在－ 5～－ 15 V之间。
2）串联栅极电阻（ Rg）选择适当的栅极串联电阻对IGBT栅极驱动相当重要。
IGBT的开通和关断是通过栅极电路的充放电来实现的，因此栅极电阻值将对IGBT的动态特性产生极大的影响。
数值较小的电阻使栅极电容的充放电较快，从而减小开关时间和开关损耗。
所以，较小的栅极电阻增强了器件工作的耐固性（可避免 dv/dt带来的误导通），但与此同时，它只能承受较小的栅极噪声，并可能导致栅极－发射极电容和栅极驱动导线的寄生电感产生振荡。
3）栅极驱动功率IGBT要消耗来自栅极电源的功率，其功率受栅极驱动负、正偏置电压的差值Δ UGE、栅极总电荷 QG和工作频率 fs的影响。
电源的最大峰值电流 IGPK为：在本文中，我们将对几种最新的用于IGBT驱动的集成电路做一个详细的介绍，讨论其使用方法和优缺点及使用过程中应注意的问题。
2 几种用于IGBT驱动的集成芯片2. 1 TLP250（TOSHIBA公司生产）在一般较低性能的三相电压源逆变器中，各种与电流相关的性能控制，通过检测直流母线上流入逆变桥的直流电流即可，如变频器中的自动转矩补偿、转差率补偿等。
同时，这一检测结果也可以用来完成对逆变单元中IGBT实现过流保护等功能。
因此在这种逆变器中，对IGBT驱动电路的要求相对比较简单，成本也比较低。
这种类型的驱动芯片主要有东芝公司生产的TLP250，夏普公司生产的PC923等等。
这里主要针对TLP250做一介绍。
TLP250包含一个 GaAlAs光发射二极管和一个集成光探测器， 8脚双列封装结构。
适合于IGBT或电力MOSFET栅极驱动电路。
图 2为TLP250的内部结构简图，表 1给出了其工作时的真值表。
TLP250的典型特征如下：1）输入阈值电流（ IF）： 5 mA（最大）；2）电源电流（ ICC）： 11 mA（最大）；3）电源电压（ VCC）： 10～ 35 V；4）输出电流（ IO）：± 0.5 A（最小）；5）开关时间（ tPLH /tPHL）：0.5 μ s（最大）；6）隔离电压： 2 500 Vpms（最小）。
表 2给出了TLP250的开关特性，表 3给出了TLP250的推荐工作条件。
注：使用TLP250时应在管脚 8和 5间连接一个0.1 μ F的陶瓷电容来稳定高增益线性放大器的工作，提供的旁路作用失效会损坏开关性能，电容和光耦之间的引线长度不应超过 1 cm。
图 3和图 4给出了TLP250的两种典型的应用电路。
在图 4中， TR1和 TR2的选取与用于IGBT驱动的栅极电阻有直接的关系，例如，电源电压为 24 V时， TR1和 TR2的Icmax≥ 24/Rg。
图 5给出了TLP250驱动IGBT时， 1 200 V/200 A的IGBT上电流的实验波形（ 50 A/10 μ s）。
可以看出，由于TLP250不具备过流保护功能，当IGBT过流时，通过控制信号关断IGBT，IGBT中电流的下降很陡，且有一个反向的冲击。
这将会产生很大的 di/dt和开关损耗，而且对控制电路的过流保护功能要求很高。
TLP250使用特点：1）TLP250输出电流较小，对较大功率IGBT实施驱动时，需要外加功率放大电路。
2）由于流过IGBT的电流是通过其它电路检测来完成的，而且仅仅检测流过IGBT的电流，这就有可能对于IGBT的使用效率产生一定的影响，比如IGBT在安全工作区时，有时出现的提前保护等。
3）要求控制电路和检测电路对于电流信号的响应要快，一般由过电流发生到IGBT可靠关断应在10 μ s以内完成。
4）当过电流发生时，TLP250得到控制器发出的关断信号，对IGBT的栅极施加一负电压，使IGBT硬关断。
这种主电路的 dv/dt比正常开关状态下大了许多，造成了施加于IGBT两端的电压升高很多，有时就可能造成IGBT的击穿。
2.2 EXB8..Series（ FUJI ELECTRIC公司生产）随着有些电气设备对三相逆变器输出性能要求的提高及逆变器本身的原因，在现有的许多逆变器中，把逆变单元IGBT的驱动与保护和主电路电流的检测分别由不同的电路来完成。
这种驱动方式既提高了逆变器的性能，又提高了IGBT的工作效率，使IGBT更好地在安全工作区工作。
这类芯片有富士公司的 EXB8..Series、夏普公司的PC929等。
在这里，我们主要针对 EXB8..Series做一介绍。
EXB8..Series集成芯片是一种专用于IGBT的集驱动、保护等功能于一体的复合集成电路。
广泛用于逆变器和电机驱动用变频器、伺服电机驱动、 UPS、感应加热和电焊设备等工业领域。
具有以下的特点： 1）不同的系列（标准系列可用于达到 10 kHz开关频率工作的IGBT，高速系列可用于达到 40 kHz开关频率工作的IGBT）。
2）内置的光耦可隔离高达 2 500 V/min的电压。
3）单电源的供电电压使其应用起来更为方便。
4）内置的过流保护功能使得IGBT能够更加安全地工作。
5）具有过流检测输出信号。
6）单列直插式封装使得其具有高密度的安装方式。
常用的 EXB8..Series 主要有：标准系列的EXB850和EXB851，高速系列的EXB840和EXB841。
其主要应用场合如表 4所示。
注：1）标准系列：驱动电路中的信号延迟≤ 4 μ s2）高速系列：驱动电路中的信号延迟≤ 1.5 μ s 图 6给出了 EXB8..Series的功能方框图。
表 5给出了 EXB8..Series的电气特性。
表 6给出了 EXB8..Series工作时的推荐工作条件。
表 6 EXB8..Series工作时的推荐工作条件图 7给出了 EXB8..Series的典型应用电路。
EXB8..Series使用不同的型号，可以达到驱动电流高达 400 A，电压高达 1 200 V的各种型号的IGBT。
由于驱动电路的信号延迟时间分为两种：标准型（EXB850、EXB851）≤ 4 μ s，高速型（EXB840、EXB841）≤ 1 μ s，所以标准型的 IC适用于频率高达 10 kHz的开关操作，而高速型的 IC适用于频率高达 40 kHz的开关操作。
在应用电路的设计中，应注意以下几个方面的问题：——IGBT栅射极驱动电路接线必须小于 1 m；——IGBT栅射极驱动电路接线应为双绞线；——如想在IGBT集电极产生大的电压尖脉冲，那么增加IGBT栅极串联电阻（ Rg）即可；——应用电路中的电容 C1和 C2取值相同，对于EXB850和EXB840来说，取值为33 μ F，对于EXB851和EXB841来说，取值为47 μ F。
该电容用来吸收由电源接线阻抗而引起的供电电压变化。
它不是电源滤波器电容。
EXB8..Series的使用特点：1） EXB8..Series的驱动芯片是通过检测IGBT在导通过程中的饱和压降 Uce来实施对IGBT的过电流保护的。
对于IGBT的过电流处理完全由驱动芯片自身完成，对于电机驱动用的三相逆变器实现无跳闸控制有较大的帮助。
2） EXB8..Series的驱动芯片对IGBT过电流保护的处理采用了软关断方式，因此主电路的 dv/dt比硬关断时小了许多，这对IGBT的使用较为有利，是值得重视的一个优点。
3） EXB8..Series驱动芯片内集成了功率放大电路，这在一定程度上提高了驱动电路的抗干扰能力。
4） EXB8..Series的驱动芯片最大只能驱动 1 200V /300 A的IGBT，并且它本身并不提倡外加功率放大电路，另外，从图 7中可以看出，该类芯片为单电源供电，IGBT的关断负电压信号是由芯片内部产生的－ 5 V 信号，容易受到外部的干扰。
因此对于 300 A以上的IGBT或者IGBT并联时，就需要考虑别的驱动芯片，比如三菱公司的M57962L等。
图 8给出了EXB841驱动IGBT时，过电流情况下的实验波形。
可以看出，正如前面介绍过的，由于 EXB8..Series芯片内部具备过流保护功能，当IGBT过流时，采用了软关断方式关断IGBT，所以IGBT中电流是一个较缓的斜坡下降，这样一来，IGBT关断时的 di/dt明显减少，这在一定程度上减小了对控制电路的过流保护性能的要求。
2. 3 M579..Series（MITSUBISHI公司生产）M579..Series是日本三菱公司为IGBT驱动提供的一种 IC系列，表 7给出了这种系列的几种芯片的基本应用特性（其中有＊者为芯片内部含有BOOSTER电路）。