IGBT大功率开关管及其驱动器
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工作原理
IGBT工作原理概述：IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）是一种高压、高功率开关器件，广泛应用于电力电子领域。
本文将详细介绍IGBT的工作原理，包括结构、工作模式、特性和应用。
一、结构：IGBT由N沟道MOSFET和双极型晶体管（BJT）的耦合组成。
它的结构类似于MOSFET，但在N沟道MOSFET的基础上添加了PN结，形成了一个PNPN结构。
IGBT的主要部分包括N+型衬底、N-型沟道、P+型基区和N+型漏极。
二、工作模式：1. 关态（Off State）：当控制极（Gate）施加负电压时，IGBT处于关态。
此时，PNPN结中的P+型基区被正向偏置，形成一个导通的PN结。
因此，IGBT处于关断状态，没有漏电流流过。
2. 开态（On State）：当控制极施加正电压时，IGBT处于开态。
此时，控制极的正电压使得PNPN结中的P+型基区被反向偏置，阻断了PN结的导通。
然而，由于N沟道MOSFET的存在，控制极的正电压会形成一个电场，吸引N-型沟道中的电子，使其形成导电通道。
因此，IGBT处于导通状态，允许电流通过。
三、特性：1. 高压能力：IGBT具有较高的耐压能力，可以承受数百伏特的高电压。
这使得IGBT成为高压应用领域的理想选择，例如电力变换器和电动汽车驱动系统。
2. 高功率密度：IGBT具有较高的功率密度，能够在较小的体积内承受大功率。
这使得IGBT在需要高功率输出的应用中具有优势，例如工业驱动器和太阳能逆变器。
3. 快速开关速度：IGBT具有较快的开关速度，可以实现高频率的开关操作。
这使得IGBT在需要高频率开关的应用中表现出色，例如无线通信和医疗设备。
4. 低导通压降：IGBT的导通压降较低，可以减少功率损耗。
这使得IGBT在低能耗要求的应用中更加高效，例如节能照明和电动车充电器。
四、应用：1. 电力变换器：IGBT广泛应用于电力变换器中，用于将电能从一种形式转换为另一种形式。
大功率IGBT智能驱动模块使用手册说明书
WEPOWER2PD632大功率IGBT智能驱动模块使用手册WEPOWER 系列大功率IGBT智能驱动模块是特别为大功率IGBT设计的更为可靠，安全的智能驱动模块。
本产品已获得国家专利授权。
WEPOWER公司推出的系列大功率IGBT智能驱动模块驱动功率大、设计精巧、功能齐全，使用方便，填补了国内在大功率IGBT智能驱动器领域的空白，对我国电力电子技术及相关产业的发展起到了非常积极的促进作用。
我公司生产的2PD632双通道大功率IGBT智能驱动模块可直接替代CONPECT公司的2SD315型产品。
1．主要特点、技术指标和运用1）主要特点：* 适用于大功率IGBT模块驱动* 带短路、过流以及欠压保护* 软关断保护技术* 特别可靠和耐用* 高电气隔离* 开关频率从0～150KHZ* 占空比：0～100%* 抗干扰强，dv/dt>100,000V/us* 内部集成DC/DC电源2）技术指标驱动通道数：2通道；适用母线电压：≤1700V；额定输入电压：15V（±0.5V）；最大驱动电流：±32A；内置DC/DC功率：2*6W；PWM输入电平：0-16V（兼容TTL和COMS）；额定驱动电压：+15V/-10V；操作温度范围：2PD632I：-40℃～+85℃2PD632J： -40℃～+105℃2PD632M：-55℃～+125℃最大指标符号 定 义 参数 单位 VDD 原边供电电压 16 V VDC 原边供电电压 15.6 V V输入信号电压（高） VS+0.3 V iHV输入信号电压（低） GND-0.3 V iLIout输出峰值电流 16 A PEAK输出平均电流 250 mA IoutAVmax最大开关频率 100 kHz fmax最高C、 E极监测电压 1700 V VCEdv/dt 电压上升率 50 kV/usVisoIIO输入输出隔离电压（AC,RMS,2S） 4000 VVisoIPD 局部放电截止电压,RMS,QPD≤10PC 2000 VVisoI12通道1和通道2隔离电压（AC,RMS,2S）2000 VRGonmin最小开通电阻 0.5 ΩRGoffmin最小关断电阻 0.5 ΩQout/pulse单个脉冲最大输出电能 23 uCTop 使用温度2PD632I -40℃～+85℃℃2PD632J -40℃～+105℃2PD632M -55℃～+125℃Tstg 存储温度2PD632I -55℃～+105℃℃2PD632J -55℃～+125℃2PD632M -60℃～+130℃特性指标符号 定 义参数单位 最小 典型 最大VDD 原边供电电压 14 15 16 V VDC DC/DC供电电压 14.5 15 15.6ISO 原边空载电流 80 mA 原边最大电流 1000 mAVi输入信号电压 15/0 VViT+逻辑高输入门限电压3.5 - - VViT-逻辑低输入门限电压- - 1.5 VVG(on)门极开通电压 +15 VVG(off)门极关断电压 -10 Vtd(on)开通延迟时间 0.2 ustd(off)关断延迟时间 0.22 ustd(err)故障输出延迟时间 0.5 ustTD 通道1和通道2内部默认死区时间1.8 usCPS原副边耦合电容 17 pF VCEsat VEC过流保护门限 9 V W 重量 35 gMTBF 平均无故障时间（Ta=40℃,最大负载）1.6 106h3）应用z逆变器z电机驱动z机车牵引z大功率变换器z大型开关电源2、2PD632外形尺寸及引脚排列引脚功能引脚功能1 VDD +15V 输入端电源2 VDD +15V输入端电源3 SO1 通道A故障输出4 /RST 复位输入5 CA 通道A死区电容6 inB B通道输入7 CB 通道B死区电容8 NC9 SO2 通道B故障输出10 inA A通道输入11 GND 输入端电源地12 GND 输入端电源地13 VDC 内部DC/DC +15V 输入14 VDC 内部DC/DC +15V 输入15 VDC 内部DC/DC +15V 输入16 VDC 内部DC/DC +15V 输入17 VDC 内部DC/DC +15V 输入18 GND(dc) 内部DC/DC电源地19 GND(dc) 内部DC/DC电源地20 GND(dc) 内部DC/DC电源地21 GND(dc) 内部DC/DC电源地22 GND(dc) 内部DC/DC电源地44 G1 通道1门极输出43 G1 通道1门极输出42 COM1 通道1公共端41 COM1 通道1公共端40 NC39 E1 通道1E极38 E1 通道1E极37 NC36 C1 通道1C极检测端35 NC34 NC33 NC32 G2 通道2门极输出31 G2 通道2门极输出30 COM2 通道2公共端29 COM2 通道2公共端28 NC27 E2 通道2E极26 E2 通道2E极25 NC24 C2 通道2C极检测端23 NC3．应用举例下图是2PD632的运用参考电路。
一种大功率IGBT软开关驱动电路
一种大功率IGBT软开关驱动电路
王亮亮;杨媛;刘海锋;高勇
【期刊名称】《电力电子技术》
【年(卷),期】2015(049)007
【摘要】针对单一阻值栅极驱动器的不足,分析了绝缘栅双极型晶体管(IGBT)的开关特性,阐述了IGBT驱动电路的关键点,设计了一种基于复杂可编程逻辑器件(CPLD)多等级控制的大功率IGBT软开关驱动电路.最后通过双脉冲实验,分别对比了软开关驱动和3.3Ω,10 Ω单一阻值驱动在控制IGBT开通和关断时的特性参数,验证了软开关驱动在某些特性参数方面具有明显的优越性.
【总页数】4页(P79-82)
【作者】王亮亮;杨媛;刘海锋;高勇
【作者单位】西安理工大学,自动化与信息工程学院,陕西西安710048;西安工程大学,电子信息学院,陕西西安710048;西安理工大学,自动化与信息工程学院,陕西西安710048;西安理工大学,自动化与信息工程学院,陕西西安710048;西安理工大学,自动化与信息工程学院,陕西西安710048;西安工程大学,电子信息学院,陕西西安710048
【正文语种】中文
【中图分类】TN32
【相关文献】
1.一种适用于大功率IGBT/MOS开关器件载波驱动电路 [J], 吕青;赵成嵘;朱忠尼;李行
2.一种适用于大功率IGBT/MOS开关器件载波驱动电路 [J], 吕青;赵成嵘;朱忠尼;李行;
3.一种基于数字可编程芯片的大功率IGBT驱动电路 [J], 孙浩;杨媛;李春雷
4.一种基于数字可编程芯片的大功率IGBT驱动电路 [J], 孙浩[1,2];杨媛[1];李春雷[3]
5.一种大功率IGBT模块驱动电路设计 [J], 王佳军;陈息坤;顾隽楠;李睿莹;孙泽因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
IGBT高压大功率驱动和保护电路的应用及原理
IGBT高压大功率驱动和保护电路的应用及原理IGBT高压大功率驱动和保护电路的应用及原理通过对功率器件IGBT的工作特性分析、驱动要求和保护方法等讨论，介绍了的一种可驱动高压大功率IGBT的集成驱动模块HCPL-3I6J的应用关键词：IGBT；驱动保护电路；电源IGBT在以变频器及各类电源为代表的电力电子装置中得到了广泛应用。
IGBT集双极型功率晶体管和功率MOSFET的优点于一体，具有电压控制、输入阻抗大、驱动功率小、控制电路简单、开关损耗小、通断速度快和工作频率高等优点。
但是，IGBT和其它电力电子器件一样，其应用还依赖于电路条件和开关环境。
因此，IGBT 的驱动和保护电路是电路设计的难点和重点，是整个装置运行的关键环节。
为解决IGBT的可靠驱动问题，国外各IGBT生产厂家或从事IGBT应用的企业开发出了众多的IGBT驱动集成电路或模块，如国内常用的日本富士公司生产的EXB8系列，三菱电机公司生产的M579系列，美国IR公司生产的IR21系列等。
但是，EXB8系列、M579系列和IR21系列没有软关断和电源电压欠压保护功能，而惠普生产的HCLP一316J有过流保护、欠压保护和1GBT软关断的功能，且价格相对便宜，因此，本文将对其进行研究，并给出1700V，200～300A IGBT的驱动和保护电路。
1 IGBT的工作特性IGBT是一种电压型控制器件，它所需要的驱动电流与驱动功率非常小，可直接与模拟或数字功能块相接而不须加任何附加接口电路。
IGBT的导通与关断是由栅极电压UGE来控制的，当UGE大于开启电压UGE(th)时IGBT导通，当栅极和发射极间施加反向或不加信号时，IGBT被关断。
IGBT与普通晶体三极管一样，可工作在线性放大区、饱和区和截止区，其主要作为开关器件应用。
在驱动电路中主要研究IGBT的饱和导通和截止两个状态，使其开通上升沿和关断下降沿都比较陡峭。
2 IGBT驱动电路要求在设计IGBT驱动时必须注意以下几点。
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。
大功率电源中IGBT电压与驱动能力是什么关系？
大功率电源中IGBT电压与驱动能力是什么关系？IGBT作为电压控制型开关器件，IGBT的开关由栅极的电压控制。
大家都知道栅极电压升高，IGBT导通，栅极电压低，IGBT关断。
但是使用的时候还是很容易忽略栅极导通电压的高低对IGBT导通特性的影响。
IGBT和MOS管一样，N沟道IGBT的导通依靠栅极吸引P型半导体的电子形成N沟道达到导通的效果，只是IGBT把这个导通效果进行了放大以达到大电流开关的目的。
也就是说只要栅极的电压越高，N沟道的电子也就越多，IGBT的通流能力越大。
作为典型的大功率开关器件，为了提高电流控制能力，IGBT要求导通的时候栅极电压越大越好。
但是由于工艺的限制，一般的IGBT 栅极耐压只能做到20V。
为了驱动的安全，大部分的IGBT厂家将IGBT的标准导通电压设定为了15V。
设计IGBT驱动器的时候，要有一个提供驱动能量的隔离电源。
电源的一般特性为，当输出电流提高时，由于线路阻抗的影响，负载端的实际接收电压就会降低。
也就是说，同样一个驱动器，如果驱动一个50A的IGBT时驱动电压是15V，那么同样频率下驱动一个200A的IGBT时驱动电压就可能只有13V。
而IGBT在13V的驱动电压下显然不能有效控制200A的电流，可能只能正常控制150A的电流。
这时就会感觉到这个IGBT驱动器的驱动能力不足了。
因此，限制一个驱动器的驱动能力的因素大部分时候不是由于驱动器的驱动电流不足，而是驱动电源的电压下降导致驱动电压不足。
还有一种情况就是，现有的隔离电源正电压一般采用标准电压15V输出。
后端加了驱动电路后，由于驱动电路驱动管的压降，驱动器本身的输出电压就会比供电电源电压低。
这时就会进一步加剧驱动能力不足的现象。
为了充分发挥驱动器的驱动能力，一般在设备调试的时候，要让IGBT驱动。
IGBT驱动工作原理
IGBT驱动工作原理IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）是一种MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）和BJT（双极型晶体管）的结合体，具有低开关损耗、高开关速度和高功率密度等优点，广泛用于电力电子领域。
IGBT驱动器则是用来控制IGBT工作的电路，下面将详细介绍IGBT驱动器的工作原理。
1.输入电源：提供电平稳定的DC电源，一般为12V或15V。
2.输入接口：负责接收外部控制信号，如PWM（脉宽调制）信号。
3.输入电阻：限制输入电流，保护驱动器。
4.驱动芯片：是整个驱动器核心部件，负责产生用于控制IGBT的信号，一般有低压侧和高压侧两部分。
低压侧接收输入接口的PWM信号，并通过内部逻辑电路产生驱动高压侧的信号，控制IGBT的开关。
5.滤波电容：将输入信号进行滤波，保证信号纯净，减小干扰。
6.输入光耦：将驱动芯片产生的信号通过光耦隔离，以提高系统的安全性和稳定性。
7.功率放大电路：将低压侧驱动信号增加到适合IGBT控制的电平，以保证IGBT能够快速开启和关闭。
8.输出光耦：将功率放大电路输出的信号通过光耦隔离后，传递给IGBT的控制端。
9.输出电容：对输出信号进行滤波，提供脉冲电流。
10.输出电阻：用于匹配IGBT的输入阻抗，提供负载。
1.当外部控制信号到来时，输入接口将其传递给驱动芯片。
2.驱动芯片通过低压侧逻辑电路对输入信号进行处理，产生相应的驱动信号。
3.驱动信号经过滤波电容、输入光耦和功率放大电路等部件的处理，最终输出到IGBT的控制端。
4.IGBT根据驱动信号的状态，判断是否开启或关闭。
开启时，电流从IGBT的集电极流入基极，使得IGBT处于导通状态；关闭时，电流无法从集电极流入基极，使得IGBT处于截止状态。
5.IGBT的状态变化将影响电路中的电流和电压，从而实现控制功率器件工作的目的。
总结：IGBT驱动器通过接收外部控制信号，经过驱动芯片的逻辑处理和功率放大电路的放大，在滤波电容和光耦隔离的作用下，将信号传递给IGBT，控制IGBT的开闭状态，从而实现对功率器件的精确控制。
IGBT驱动原理
IGBT驱动原理目录一、简介二、工作原理三、技术现状四、测试方法五、选取方法简介：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。
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Ugc ≥ (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 Ugc 的选择不应太大，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。
常见的4种IGBT驱动电路形式
常见的4种IGBT驱动电路形式作者：海飞乐技术时间：2017—04-25 09：33驱动电路又称为激励电路，它是主电路与控制电路之间的接口,它的主要作用体现在：（1)使功率开关管工作在较理想的开关状态，缩短开关时间，减小开关损耗,对装置的运行效率、可靠性和安全性都有重要的意义.（2）对功率开关管或整个装置的一些保护措施也往往设在驱动电路中，或通过驱动电路实现。
驱动电路根据驱动的功率开关管的不同，可以分为电流驱动型和电压驱动型,其中功率晶体管需要电流型驱动电路驱动，电压型驱动电路驱动功率MOSFET和IGBT.驱动电路根据电路的具体形式可以分为分立元件组成的驱动电路和专用集成驱动电路，目前的趋势是采用集成驱动电路。
1. 分立元件的驱动电路分立插脚式元件组成的驱动电路在80年代的日本和台湾变频器上被广泛使用，主要包括日本(富士:G2,G5.三肯:SVS，SVF,MF。
，春日，三菱Z系列K系列等)台湾（欧林，普传，台安.)等一系列变频器.随着大规模集成电路的发展及贴片工艺的出现,这类设计电路复杂，集成化程度低的驱动电路已逐渐被淘汰。
2. 光电耦合器隔离驱动电路当IGBT构成的主电路输出较大的功率时，IGBT的集电极电压很高，发射极不一定直接与公共地连接。
控制电路与驱动电路仍为低电压供电，此种情况驱动电路与主电路之间不应直接连接,而应通过隔离元件间接传送驱动信号.根据所用隔离元件的不同，把隔离驱动电路分为电磁隔离与光隔离：a. 用脉冲变压器作为隔离元件的隔离电路称为电磁隔离电路;b. 用光耦合器把控制信号与驱动电路加以隔离的栅极驱动电路称为光电隔离驱动电路。
由于光电耦合器构成的驱动电路具有线路简单、可靠性高、开关性能好等特点,在IGBT驱动电路设计中被广泛采用.由于驱动光电锅台器的型号很多,所以选用的余地也很大。
用于IGBT的光电耦合器驱动电路的驱动光电耦合器选用较多的主要有东芝的TLP系列、夏普的比系列、惠普的HLPL系列等。
igbt课件
igbt课件IGBT课件IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）是一种集大功率MOSFET和双极型晶体管优点于一身的功率半导体器件。
它在现代电力电子设备中得到广泛应用，如变频器、电动车控制器、电力传输系统等。
IGBT课件是一种教学资料，用于介绍和讲解IGBT的原理、结构、特性以及应用等方面的知识。
本文将从多个角度对IGBT课件进行探讨，帮助读者更好地了解和应用这一重要的电子器件。
一、IGBT的原理和结构IGBT是一种三端器件，由NPN型双极型晶体管和P型MOSFET组成。
它的工作原理是通过控制栅极电压来控制电流的导通和截止。
在导通状态下，IGBT具有低电压降和高电流承载能力；在截止状态下，它具有高电压隔离能力。
IGBT的结构复杂，包括N型衬底、P型基区、N型漏极、P型栅极等部分。
通过精心设计和优化这些结构，可以实现IGBT的高效率和可靠性。
二、IGBT的特性和优势IGBT具有许多独特的特性和优势，使其成为现代功率电子领域中的主要选择。
首先，IGBT具有高开关速度和低开关损耗，可以实现高频率的开关操作。
其次，IGBT的导通压降较低，可以减少能量损耗和发热。
此外，IGBT还具有较高的电流承载能力和较高的工作温度范围，适用于各种恶劣环境条件下的工作。
这些特性和优势使得IGBT在电力电子应用中得到广泛应用。
三、IGBT的应用领域IGBT在各个领域中都有广泛的应用。
在工业领域，IGBT被用于变频器、电机驱动器、电力传输系统等设备中，用于实现电能的高效转换和控制。
在交通领域，IGBT被应用于电动车控制器、高速列车牵引系统等，提高了交通工具的能效和可靠性。
此外，IGBT还被用于太阳能和风能发电系统中，实现可再生能源的高效利用。
IGBT的应用领域还在不断拓展，为各个行业带来了巨大的发展潜力。
四、IGBT课件的教学意义IGBT课件是一种教学资料，用于向学生介绍和讲解IGBT的相关知识。
(国内标准)IGBT驱动保护及典型应用
（国内标准）IGBT驱动保护及典型应用IGBT驱动保护及典型应用Sy摘要IGBT（绝缘栅双极晶体管）是壹种复合了功率场效应管和电力晶体管的优点而产生的壹种新型复合器件,它同时具有MOSFET的高速开关及电压驱动特性和双极晶体管的低饱和电压特性，易实现较大电流的能力，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的优点。
近年来IGBT成为电力电子领域中尤为瞩目的电力电子器件，且得到越来越广泛的应用。
本文主要介绍了IGBT的基本结构、工作原理、驱动电路，同时简要概括了IGBT模块的选择方法和保护措施等，最后对IGBT的实际典型应用进行了分析介绍，通过对IGBT 的学习，来探讨IGBT于当代电力电子领域的广泛应用和发展前景。
关键词：IGBT；绝缘栅双极晶体管；驱动电路；保护电路；变频器；电力电子器件目录引言11、IGBT的基本结构12、IGBT的工作原理32.1 IGBT的工作特性33、IGBT的驱动53.1驱动电路设计要求53.2 几种常用IGBT的驱动电路64、IGBT驱动保护74.1 驱动保护电路的原则74.2 IGBT栅极的保护84.3 IGBT的过电流保护94.3.1 驱动过流保护电路的驱动过流保护原则94.3.2 IGBT过流保护电路设计94.3.3具有过流保护功能的IGBT驱动电路的研究114.5 IGBT的过热保护154.6 IGBT驱动保护设计总结155.IGBT专用集成驱动模块M57962AL介绍16结论20参考文献21引言随着国民经济各领域和国防工业对于电能变换和处理的要求不断提高，以及要满足节能和新能源开发的需求，作为电能变换装置核心部件的功率半导体器件也起着越来越重要的作用。
IGBT（InsulatedGateBipolarTransistor，绝缘栅双极型晶体管）自1982年由GE公司和RCA公司宣布以来，引起世界许多半导体厂家和研究者的重视，伴随而来的是IGBT的技术高速发展，其应用领域不断扩展它不仅于工业应用中取代了MOSFET和GTR（GiantTransistor，巨型晶体管），甚至已扩展到SCR（Silicon ControlledRectifier，可控硅整流器）和GTO（GateTurn-OffThyristor，门控晶闸管）占优势的大功率应用领域，仍于消费类电子应用中取代了BJT和MOSFET 功率器件的许多应用领域IGBT额定电压和额定电流所覆盖的输出容量已达到6MVA，商品化IGBT模块的最大额定电流已达到3.6kA，最高阻断电压为6.5kV，且已成功应用于许多中、高压电力电子系统中。
一种可以适用于大功率IGBT模块串联工作的新型驱动电路
一种可以适用于大功率IGBT模块串联工作的新型驱动电路随着电力电子技术的飞速发展,特别是IGBT(Insulated Gate BipolarTransistor,绝缘栅双极晶体管)和MOSFET (Metallic oxide semiconductor field effecttransistor,金属氧化物半导体场效应晶体管)等高频自关断器件应用的日益广泛,驱动电路的设计就显得尤为重要。
本文介绍了一种以CONCEPT公司的IGD515EI驱动器为主要器件构成的驱动电路,适用于大功率、高耐压IGBT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15A的驱动电流。
因此,该电路适用于高压大功率场合。
在隔离的高电位端, IGD515EI内部的DC-DC电源模块只需一路驱动电源就能够产生栅极驱动所需的±15V电源。
器件内还包括功率管的过流和短路保护电路,以及信号反馈检测功能。
该电路是一种性能优异、成熟的驱动电路。
二、IGD515EI在刚管调制器中的应用雷达发射机常用的调制器一般有三种类型:软性开关调制器、刚性开关调制器和浮动板调制器。
浮动板调制器一般用于控制极调制的微波电子管,而对于阴调的微波管则只能采用软性开关调制器和刚性开关调制器。
由于软性开关调制器不易实现脉宽变化,故在阴调微波管发射机的脉宽要求变化时,发射机的调制器往往只能采用刚性开关调制器。
刚性开关调制器又称刚管调制器,刚管调制器因其调制开关可受控主动关断而得名。
因此,采用这种调制器发射机脉宽可实现脉间变化。
IGBT属于场控功率管,具有开关速度快、管压降小等特点,在刚管调制器中得到越来越广泛的应用,但其触发电路设计以及单只IGBT有限的电压和电流能力是其推广应用的难点。
方案采用IGD515EI,加入相应的外围电路,构成了IGBT驱动电路,通过IGD515EI的34脚(SDSOA)多管联用特性端实现两管串联应用,解决了IGBT单管耐压不高的问题。
基于IR22141的IGBT驱动及保护电路设计
基于IR22141的IGBT驱动及保护电路设计【摘要】IGBT的驱动电路是应用IGBT开关管的关键技术，一个性能好的驱动电路不仅能够有效地驱动IGBT，而且能够可靠地保护IGBT。
本文介绍了一种基于IR22141芯片的大功率IGBT驱动及保护电路的设计以及运用。
【关键词】IGBT；驱动电路，过流保护电路；IR22141芯片前言绝缘栅双极型晶体管IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）是一种由双晶体管组成的器件，既具有栅极电压控制快速开关特性，又具有双极晶体管大电流处理能力和低饱和压降的特点。
但是IGBT的门极驱动电路影响IGBT的通态压降、开关时间、开关损耗、承受短路电流能力等参数，决定了IGBT的静态与动态特性。
因此在使用IGBT时，最重要的工作就是设计好驱动和保护电路。
本文将从IR22141芯片简介、门极电路设计以及有源钳位设计三个方面来叙述。
1.IR22141芯片简介IR22141是适合于单向器半桥栅极驱动，高栅极驱动能力（2A源，3A接收器）和低静态电流使自举电源在中等功率系统的功率开关应用技术。
该IR22141具有通过功率晶体管饱和检测手段全面的短路保护。
该IR22141通过关闭顺利通过专用的软关断引脚的去饱和晶体管，因此防止过电压年龄和减少电磁排放管理所有半桥故障。
在多相体系IR22141驱动程序使用一个专用的本地网络（SY_FLT 和故障/SD信号）妥善管理相-相短路沟通。
系统控制器可以强制关闭或通过3.3 V兼容CMOS的I/O引脚（故障/SD）读取设备故障状态。
为了提高从直流母线噪声信号免疫力，控制和电源地使用专用引脚实现低侧发射极电流检测以及。
欠压条件下浮动，低压电路独立管理。
图1为利用IR22141芯片驱动IGBT模块的典型电路连接图。
2.门极电路设计IGBT门极（G极）驱动电阻器、电容器等应该尽量靠近模块引线端子放置。
IGBT模块关断过压较小，G极驱动电阻无需远大于规格书给定值。
大功率IGBT专用驱动器EXB841
近年来，新型功率开关器件ＩＧＢＴ已逐渐被人们所认识。
它具有输入阻抗高、驱动功率小、开关损耗小、工作电压低等特点。
与以前的各种电子开关器件相比，ＩＧＢＴ在综合性能方面占有明显的优势，它既有功率场效应管的高速开关性能，又有双极型晶体管的高压、大电流特点，因而被广泛应用于工作频率高 ，输出功率大的各类电力变换装置中。
ＩＧＢＴ 的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。
ＩＧＢＴ对驱动电路的要求根据ＩＧＢＴ的特性，它的驱动电路应该满足以下要求：（ｌ）ＩＧＢＴ是电压驱动，具有一个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，这就要求驱动电路必须很可靠，要保证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。
（２）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，栅极驱动源应能提供足够的功率使ＩＧＢＴ处于饱和状态，否则ＩＧＢＴ容易遭到损坏。
大功率ＩＧＢＴ专用驱动器ＥＸＢ８４１・郝 威 周学军 夏 栋・摘 要 本文介绍了集成化ＩＧＢＴ专用驱动器ＥＸＢ８４１的特点、典型应用及使用中应注意的问题，并对在“海缆无源探测研究”课题中使用该器件出现的问题进行了分析，给出了改进后的电路及实验结果。
（上接１１页）信号，配合Ｒ、Ｇ、Ｂ三种颜色而将色彩表现出来，最终把图像投射到屏幕上。
ＤＭＤ又称为固定像素显示器件，它被做成４∶３或者１６∶９的长方形，在ＤＭＤ单板芯片上的图像实际是相同的，只是很小而已（０．８英寸），所以我们通常讲ＤＭＤ的清晰度为多少水平像素×多少垂直像素，比如８００×６００、１０２４×７６８、１２８０×１０２４、１６００×１２００等。
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。
大功率的MOSFET和IGBT驱动芯片
关键词：IGBT；驱动与保护；IXDN404引言绝缘栅晶体管IGBT是近年来发展最快而且很有前途的一种复合型器件，并以其综合性能优势在开关电源、UPS、逆变器、变频器、交流伺服系统、DC/DC变换、焊接电源、感应加热装置、家用电器等领域得到了广泛应用。
然而，在其使用过程中，发现了不少影响其应用的问题，其中之一就是IGBT的门极驱动与保护。
目前国内使用较多的有富士公司生产的EXB系列，三菱公司生产的M579系列，MOTOROLA公司生产的MC33153等驱动电路。
这些驱动电路各有特点，均可实现IGBT的驱动与保护，但也有其应用限制，例如：驱动功率低，延迟时间长，保护电路不完善，应用频率限制等。
本文，以IXYS公司生产的IGBT驱动芯片IXDN404为基础，介绍了其特性和参数，设计了实际驱动与保护电路，经过实验验证，可满足IGBT的实际驱动和过流及短路时实施慢关断策略的保护要求。
1 IXDN404驱动芯片简介IXDN404为IXYS公司生产的高速CMOS电平IGBT/MOSFET驱动器，其特性如下：--高输出峰值电流可达到4A；--工作电压范围4.5V～25V；--驱动电容1800pF<15ns；--低传输延迟时间；--上升与下降时间匹配；--输出高阻抗；--输入电流低；--每片含有两路驱动；--输入可为TTL或CMOS电平。
其电路原理图如图1所示，主要电气参数如表1所列。
表1 IXDN404主要电气参数符号参数测试条件最小值典型值最大值单位Vih输入门限电压，逻辑1空 3.5空空 VVil输入门限电压，逻辑0 空空空 0.8VVoh输出电压，逻辑1空 Vcc－0.025空空 VVol输出电压，逻辑0空空空0.025VIpeak峰值输出电流Vcc=18V4空空 AIdc连续输出电流Vce=18V空空 1Atr上升时间C1=1800pF Vcc=18V111215ns tf下降时间C1=1800pF Vcc=18V121417ns tond上升时间延迟C1=1800pF Vcc=18V333438ns toffd下降时间延迟C1=1800pF Vcc=18V283035ns Vcc供电电压空 4.51825VIcc供电电流Vin=＋Vcc空空10μA2 驱动芯片应用与改进图2为IXDN404组成的IGBT实用驱动与保护电路，该电路可驱动1200V/100A的IGBT，驱动电路信号延迟时间不超过150ns，所以开关频率图2由IXDN404组成的IGBT保护与驱动电路图1IXDN404电路原理图可以高达100kHz。
IGBT
IGBT在集电极与发射极之间有一个寄生PNPN晶闸管，如图1所示。在特殊条件下，这种寄生器件会导通。 这种现象会使集电极与发射极之间的电流量增加，对等效MOSFET的控制能力降低，通常还会引起器件击穿 问题。晶闸管导通现象被称为IGBT闩锁，具体地说，这种缺陷的原因互不相同，与器件的状态有密切关系。 通常情况下，静态和动态闩锁有如下主要区别：
IGBT阻断与闩锁
当集电极被施加一个反向电压时， J1 就会受到反向偏压控制，耗尽层则会向N-区扩展。因过多地降低这个 层面的厚度，将无法取得一个有效的阻断能力，所以，这个机制十分重要。另一方面，如果过大地增加这个 区域尺寸，就会连续地提高压降。 第二点清楚地说明了NPT器件的压降比等效(IC 和速度相同) PT 器件的压 降高的原因。 当栅极和发射极短接并在集电极端子施加一个正电压时，P/N J3结受反向电压控制。此时，仍然是由N 漂移区中的耗尽层承受外部施加的电压。
工作特性-方法
IGBT是强电流、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
IGBT
Hale Waihona Puke 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开关过程分析及驱动考虑
IGBT开关过程分析及驱动考虑作者：Jackie Zhao 文章来源：IGBT在二极管钳位感性负载条件下的电路如图1所示，该电路为IGBT常用电路，可作为IGBT 开关特性的测试电路，评估IGBT的开通及关断行为。
图2为综合考虑了二极管的恢复特性及杂散电感(Ls)得到的IGBT实际开关波形，可作为设计IGBT驱动电路的参考。
首先我们设定IGBT运行在持续的稳态电流条件下，流经感性负载然后流过与感性负载并联的理想续流二极管。
图1. Diode-Clamped inductive load图2. IGBT Switching WaveformsIGBT的导通波形与MOSFET非常相像，IGBT的关断特性除了拖尾电流外也与MOSFET类似，下面逐个时间区域说明IGBT动作原理。
a.导通过程t0时间段：t0时间段内，门极电流i G对输入寄生电容C ge、C gc充电，V GE上升至阈值V GE(th)。
V GE被认为线性上升，实际上是时间常数为R G(C ge+C gc)的指数曲线。
在此时间内，V CE及i C不变。
导通延迟时间定义为从门极电压上升至V GG+的10%开始到集电极电流i C上升至Io的10%的为止。
因而，大部分导通延迟时间处在t0时间段。
t1时间段：当V GE超过V GE(th)时，栅氧化层下的基区形成沟道，电流开始导通。
在此时间内，IGBT处在线性区，i C随着V GE而上升。
i C的上升与V GE的上升有关，最终到达满载电流Io。
在t1和t2时间段，V CE的值相对于Vd略有下降，这是由于回路的杂散电感造成的电压V LS=L S*di C/dt，产生在L S两端，与Vd方向相反。
当i C上升时，V CE下降的值取决于di C/dt及L S，形状随i C形式而变化。
t2,t3时间段：二极管电流i D在t1时间段内开始下降，然而并不能立刻降至0A，因为存在反向恢复过程，电流会反向流动。
反向恢复电流叠加至i C上，使t2、t3时间段的i C形式一样。
IGBT大功率开关管及其驱动器
IGBT大功率开关管及其驱动器
徐雪金
【期刊名称】《实用无线电》
【年(卷),期】1997(000)005
【摘要】IGBT是一种新型的大功率开关管,近年来在国内外变频器或开关电源中
获得广泛的使用。
为了避免短路过载烧坏管子,必须要用相应的驱动器来驱动和保护。
本文首先介绍IGBT的工作原理,再介绍台湾斯米克公司生产的一种IGBT分立式驱动器IDM400A,最后提出应用中的几个问题供读者使用时参考。
IGBT的基本原理及特性一.IGBT的基本原理 IGBT是绝缘栅双极型人功率晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor)的简称,自80年代中期以来,它作为一种新一代的电力电
子器件在交流变频器、逆变器、大功率开关电源、电子焊机等方面获得了广泛应用。
【总页数】4页(P8-11)
【作者】徐雪金
【作者单位】无
【正文语种】中文
【中图分类】TN323.4
【相关文献】
1.高速动车组变流器大功率IGBT驱动器保护电路设计 [J], 谢望玉
2.中高压大功率IGBT驱动器有源箝位技术研究 [J], 张成;胡亮灯
3.落木源电子推出新款大功率兼容型IGBT驱动器——2DE0115 [J], ;
4.现代IGBT/MOSFET栅极驱动器提供隔离功能的最大功率限制 [J],
5.落木源：推出工作温度范围-55—125℃大功率IGBT驱动器 [J], 无
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。