igbt驱动电路
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igbt驱动电路范文第1篇
中图分类号：TG434.1 文献标识码：A 文章编号：1006-3315（2013）11-179-001
IGBT（绝缘栅双极型晶体管）是一种新型复合型器件。它具有高输入阻抗、低导通压降、热稳定性好、驱动电路简单、耐压高等几个方面的优点。IGBT专用高速驱动器VLA517是常用的集成驱动电路，它是EXB841的改进型。
一、VLA517的工作原理剖析
VLA517是IGBT 驱动专用模块，它由放大电路、过流保护、5V基准电压和输出等部分组成。工作电压为+20V，采用高速光耦实现隔离。其结构和工作原理如下。
（一）导通过程
（二）关断过程
（三）过流保护动作
（一）降低过流保护的阈值
在快速恢复二极管后面串接相同规格的二极管，其个数根据保护阈值而定，或者反相串接一个稳压管[2]，以保证在IGBT轻度过流时，就能发现并有效地关断。连接电路如图2所示，。该电路是在快恢复二极管后串联了一个3V的稳压管IN4727，以降低过流保护的阈值。
（二）VLA517内部1号和9号管脚内的稳压二极管易损问题的解决办法
VLA517的管脚1和9间的稳压二极管VZ2的额定功率为0.5W，易于损坏[3]。VZ2损坏以后，1号管脚将悬空。通过设计外部电路，可以避免VZ2的损坏。具体做法是在VLA517的管脚2和9之间串接一个电阻和一个稳压管，利用IN4733向IGBT的E极提供的5V电位。这样，即使VZ1已损坏，VLA517仍然可以正常使用，只需更换VZ1即可。如图2所示，C2和R3构成吸收回路。
图2 改进后的VLA517的驱动电路图
总之，通过降低过流保护阈值，确保了IGBT的安全性；通过外加电路改造了VLA517，使稳压管损坏后便于更换，因而降低了成本，使用更安全、可靠。改进后的电路已经用于配电网单项接地的故障信号源的发生器中。
参考文献：
[1]陈长江IGBT驱动保护电路EXB841的应用研究[J]武汉船舶职业技术学院学报，2004，（4）：22-23
igbt驱动电路范文第2篇
下面以2SD315A为例，对CONCEPT公司驱动器加以说明：
配套能力强，1 700 V，2 500 V，3 300 V三种电压等级；内部双DC／DC变换器，两路驱动电源隔离；单15 V供电，内部+15 V，-15 V由DC／DC变换器得到；用变压器隔离，工作频率100 kHz；-40～+85 ℃工作范围；独立工作方式或半桥工作方式；CMOS／TTL信号输入；隔离电压4 000 Vrms；UCE监控短路过流；死区时间可调；故障记忆锁定输出；欠压(
4.8 EUPEC公司系列驱动器
EUPEC公司驱动器主要有两种：
2ED020I12-F：1 200 V等级，±15 V／+l A／－2 A，无磁心变压器驱动；2ED300C17-S／ST：1 700 V等级，±15 V／30 A，变压器驱动
4.9 光纤隔离驱动
自世界上第一只MOSFET及IGBT问世以来，电压控制型电力电子器件特别是IGBT正经历一个飞速发展的过程。 IGBT单模块器件的电压越做越高，电流越做越大。同时，与之配套的驱动器件也得到了大力发展。随着器件应用领域越来越广，电源设备变换功率越来越大，电磁干扰也相应增大。在这种情况下，提高控制板的抗干扰能力，提高驱动耐压等级己成为一种趋势。光纤的使用也就成为了一种必然。
(1)IGBT驱动隔离的几种方式
不同功率等级的器件，对驱动的要求不尽相同，下表给出了目前常用的几种驱动方式的比较(见表20)。
(2)光纤收发器的种类
目前，大部分光纤收发器均使用Aglient公司的几种产品型号。具体见表21(表中数据均为0～70℃使用条件，特殊标注除外)。
一般情况下，HFBR-1522，HFBR-2522使用较多，在大功率电力转换设备中，控制板与大功率模块驱动板之间1MBd的信号传输率已满足要求，而且45m的距离也已足够使用，在实际使用中，光纤的长度可依要求选择(见图35、图36及图37)。
(3)光纤传输在驱动电路中的具体应用
igbt驱动电路范文第3篇
【关键词】QTM系列；触发模块；应用研究
随着电力电子技术的发展，晶闸管在机电领域得到普遍应用，改变了传统的机电设备电气控制方式。晶闸管控制电路有多种，常用的包括脉冲变压器触发电路、光电耦合器驱动的触发电路和IGBT驱动的触发电路，光电耦合器驱动的触发电路和IGBT驱动的触发电路又分为随机触发电路、电压过零触发电路。
1.触发方式比较
传统的脉冲变压器触发电路，全部基于分立元件，不仅电路成本高，而且故障率也较高，在实际应用中已经逐步被淘汰，取而代之的是低成本的模块化触发电路。
利用MOC系列光电耦合器做驱动电路的触发模块应运而生，但由于光电耦合器的断态电压临界上升率参数（dv/dt）比较低（只有600V/μS），因而不可避免的会在初始上电时给晶闸管一个触发脉冲，造成晶闸管瞬间误导通。这种瞬间误导通，不仅给负载造成损害，也给电网带来电流冲击，影响电网质量，并且给晶闸管模块也带来极大的浪涌电流冲击。在工业加热、烘箱、烘房加热及无功功率补偿中电容投切的实际使用中，由于加热器在冷态电阻很小，电容器在初始状态时电阻趋近于零，会造成晶闸管模块因上电时的涌流而损坏。
QTM系列触发块是一种新型的触发电路，它采用大功率器件IGBT做驱动元件，不仅提高了驱动能力，由于IGBT的断态电压临界上升率dv/dt的极限值已经超过5000V/μs，也就避免了晶闸管模块上电时的误导通现象。下面，本文就QTM触发电路的工作机理和应用加以论述。
2.触发模块工作原理
外界控制信号加到触发块的控制端时，经过内部的光电隔离器件加到IGBT的驱动控制电路，驱动电路输出高电位并输出到IGBT的栅极，栅极的高电位驱动IGBT导通，IGBT通过电压转换电路提供的能量输出触发电流，驱动晶闸管导通。
当负载端由于某种原因出现过大的电流时，触发模块内部的保护电路会动作，使IGBT的栅极变为低电平，IGBT由导通变为截止。因此IGBT不会因为过电流而过热损坏。
当电网中出现过高的电压脉冲时，内部保护电路也会动作并泄放掉高电压，以保护IGBT不会因过电压而击穿损坏。
QTM触发电路中还设计了干扰抵制电路，以滤除电网中各种干扰脉冲，防止因干扰脉冲而使晶闸管产生误触发。
QTM触发模块采用PCB线路板直插式的焊接安装方式，具有较高的门极触发功率，能够满足普通晶闸管的触发需要；输入与输出之间采用光电隔离，输入与输出间的绝缘耐受电压不小于5300V，适用于额定电压交流380V及以下的主电路。
3.技术特性
以过零型控制产品为例，QTM触发模块与光耦驱动触发模块实际测试波形如图1和图2：
图1 QTM过零触发测试波形
图2 光耦驱动的触发模块过零触发测试波形
由图中可见，QTM系列触发模块的触发开通电压不到10V，而光电耦合器驱动的触发模块的触发开通电压达到20V以上；QTM系列触发模块的触发开通时间不到400μs，而光电耦合器驱动的触发模块的触发开通时间超过700μs。较小的开通电压、较短的开通时间，不仅减小了对负载的电流冲击，而且避免了在晶闸管模块在开通时谐波的产生，从而减小和避免了对电网质量的干扰。
4.结束语
igbt驱动电路范文第4篇
1 概述
SKHI系列驱动模块是德国西门康（SEMIKRON）公司推出的一种新型IGBT／MOSFET驱动模块。SKHI系列驱动模块主要有以下特点：
仅需一个不需隔离的＋15V电源供电?
抗dV／dt能力可以达到75kV／μs?
控制电路和IGBT主电路之间的隔离电压可以达到4kV
输出峰值电流可以达到30A?
同一桥臂上下开关管驱动信号具有互锁功能，可以防止两个开关管的贯穿导通?
死区时间、VCE的监控、RGON／OFF可以分别调节，因而可以对不同用户的特殊需求进行优化?
可以输出差错信号以通知控制系统?
具有过流、欠压保护功能。
下面主要以SKHI22A为例，对SKHI系列驱动模块进行介绍。
2 内部结构及原理
SKHI22A／B引脚功能排列如表1所列。图1所示是SKHI系列驱动器的内部电路原理图。
表1 SKHI22A的引脚功能
引脚号引脚名称引脚说明P14GND/0V相应输入信号的地P13Vs电源+15V±4%P12VIN1上开关管的输入开关信号1，+5V逻辑（对于SKHI22A/21A为+15V逻辑）P11FREE空置P10ERROR差错输出，低有效，集电极开路输出，最大为30V/15mAP9TDT2通过接地或接Vs数字调节桥臂上下开关管的死区时间P8VIN2下管的输入开关信号1，+5V逻辑（对于SKHI22A/21A为+15V逻辑）P7GND/0V相应输入信号的地S20VCE1接IGBT1的集电极（上开关管）S15CCE1通过外接RCE和CCE来调节参考电压S14GON1接RON到IBGT1的基极S13GOFF1接ROFF到IBGT1的基极S12E1接IGBT1的发射极（上开关管）S1VCE2接IGBT2的集电极（下开关管）S6CCE2通过外扫RCE和CCE来调节参考电压S7GON2接RON到IGBT2的基极S8GOFF2接ROFF到IGBT2的基极S9E2接IGBT2的发送极（下开关管）2．1 SKHI22A／B的脉冲整形电路
SKHI中的脉冲整形电路的作用是在控制IBGT的脉冲信号输入后，用短脉冲抑制电路对脉冲宽度小于500ns的开关脉冲进行抑制，以使其不能传递到IGBT，这样可以有效的抑制电磁干扰引起的电压尖峰对开关管的误触发，从而提高驱动电路的抗干扰能力。另外，模块还可以对输入的触发脉冲进行整形（例如常用的SG3525芯片所产生的脉冲在上升沿往往有电压尖峰，而且在脉冲高低电平时有时电平会有波动），而且在经过SKHI整形输出以后，波形已十分标准，因而能可靠地对IGBT进行控制。
2．2 SKHI22A／B的脉冲互锁电路
脉冲互锁电路的互锁时间由外接端子TDT1、TDT2和SECELT所接的高低电平来决定。同时可由这三个端子进行数字调节（SKHI22A只有TDT2）。这种设计可以使不同开关速度的开关器件的互锁时间均大于IGBT的关断延迟时间，从而避免贯穿导通。
2．3 SKHI22A／B的欠压保护电路
模块内部欠压保护电路的作用是当电源电压低于＋13V时，将差错输出端的电平拉低，以输出差错信号。
以上三部分控制电路被集成在一块ASIC中，与一般的分立元件组成的电路相比，这样可以大大的提高控制电路的抗干扰能力，同时可靠性也得到了提高。另外，SKHI系列器件的初级（控制部分）和次级（主电路部分）之间还可通过变压器实现隔离。
2．4 SKHI22A／B驱动器的输出级
SKHI驱动器件的输出级采用MOSFET晶体管互补电路的形式以降低驱动源的内阻，同时可加速IG-BT的关断过程。图2所示是其输出级电路。图中，MOSFET的源极分别和外部端子进行连接，这样即可通过分别串接的RON和ROFF调节IGBT的开通和关断速度；内部集成电压源可提高模块的可靠性；通过调节电源电压可以在不减小VGE的情况下提供满功率输出脉冲，从而防止因IGBT退出饱和而损坏。
2．5 SKHI22A／B的短路保护
SKHI模块利用“延时搜索过电流保护”方法?通过检测IGBT通态压降的变化来实现IGBT的过电流保护。当电路出现短路时，出错信号将由VCE输入并通过脉冲变压器传递到差错控制器，以封锁所有到IGBT的脉冲并触发出错信号端（P10）。该模块通过调节检测VCE电压信号的延时可以避免错误短路信号；其内部带有故障缺省记忆功能，可以防止重复的高电流脉冲对开关管的损坏，经过几个重复的高脉冲之后可以永久封闭脉冲输出。此外，它还同时带有差错信号输出，可以通知主控制板做出相应的动作。
2．6 SKHI22A／B的电压隔离
使用带涂层的环形铁氧体变压器可以使输入和输出级之间的隔离电压达到4kV。这是使用光耦作隔离驱动器件所不能达到的。使用脉冲变压器代替光耦在原副边之间可以防止很高的dV／dt（可以达到75kV／μs）。
2．7 SKHI22A／B的辅助电源
由于SKHI模块内部有带隔离变压器的DC／DC变换器，因而可以节省外部变压器并可使设计布局更加紧凑；在辅助电源原边有欠电压监控电路，这样可以保证IGBT有一个安全可靠并能提供足够功率的门极驱动电路；每个IGBT采用相互独立的电源。因此，其电源之间的耦合电容很小，从而提高了开关信号的抗干扰能力。
3 应用电路
igbt驱动电路范文第5篇
关键词：智能功率模块；故障检测；三菱IPM
A design of periphery interface circuit based on
Mitsubishi IPM module
ZHANG Shu-min，ZHANG Cun-shan，WANG Sheng-bo，SUN Qi-shan
（Shan Dong University of Technology， Zibo 255091）
Abstract: Mitsubishi IPM basic work characteristics are introduced.The external interface circuit design of the IPM module which taking 5th generation Intelligent Power Module PS21563-P for example. To make the system safe and reliable operation，and take full advantage of the module fault detection and protection circuit on the basis of proposed over-voltage and under-voltage protection . Finally，the practical application shows that the interface circuit design has the advantages of simple structure，reliable operation.
Keywords: intelligent power module；fault detection；mitsubishi IPM
由于IPM模块的高集成化、智能化、小型化、保护电路功能齐全、控制驱动简单等优点，被广泛的应用于伺服电机等领域。传统的IPM使用了分立元器件，使的控制电路难以实现低成本小型化要求，而且控制电路的寄生电容或电感产生的噪音有时会使IGBT产生误动作[1]。随着开关频率的不断提高，加剧了寄生电容或电感对电路的影响。为了提高变频系统的可靠性，实现小型化、降低系统成本，本文以三菱公司的第五代IPM模块PS21563-P为例，介绍了IPM驱动和保护电路的设计，并提供了一种IPM过、欠压保护功能硬件的设计方法。
1 IPM基本工作特性简介
1.1 IPM的结构
IPM智能功率模块将IGBT芯片、快速二极管，控制和驱动电路，欠压、过流、短路和过热保护电路、自诊断电路等封装在一起，从而使电力电子逆变器获得了高频化、小型化、高可靠性和易维护等优点，也使得整个电路设计简化，成本降低。由于采用了两种不同的封装技术，使得内置栅极驱动及保护电路能适用的电流范围更宽。小功率器件采用多层环氧树脂粘合绝缘技术，而中大功率器件采用一种陶瓷绝缘技术[2]。IPM根据内部功率电路配置的不同可以分为单管封装H型、双管封装D型、六合一封装C型和七合一封装R型四种形式。以六合一封装C型IPM为例，其内部功能框图如图1所示。
1.2 IPM的保护功能
IPM内置有控制电源的欠压保护、过流保护、过温保护和短路保护，当其中任一种保护功能动作出现时，IGBT驱动单元就会封锁门极，并输出一个故障信号。
(1)短路保护(SC) IPM的N-side(下臂)具有短路(SC)保护，并且可产生故障信号。若负载发生短路或控制系统发生故障导致短路，通过旁路电阻和RC检测到下桥臂直流母线电压的线电流超过短路电流的参考电压值，并且短路时间超过toff(SC)时，则发生短路保护，所有下桥臂IGBT的栅极驱动单元都将被封锁，并输出故障信号。
(2)控制电压欠压保护(UV) IPM的上、下桥臂都设有欠压保护(UV)功能，当控制电压降低时，会导致IGBT的Vce(sat)功耗增加，为了防止过热而损坏元件，当检测到控制电压低于12.5 V时，发生欠压保护，IGBT的栅极驱动单元都将被封锁，并输出故障信号。
(3)过温保护(OT) 七管封装的R型IPM在靠近IGBT芯片的绝缘基板上安装有温度传感器。IPM温度传感器可以直接检测IGBT单元硅片的温度，当温度超过设定值(OT动作电平)时，IGBT封锁门极驱动电路，并输出故障信号。
(4)过流保护(OC) 有些六管封装的C型IPM具有过流保护功能。当流过IGBT的电流超过过流值时，发生过流保护，IGBT封锁门极驱动电路，输出故障信号。
当IPM发生UV、OT、OC、SC任一故障时，其故障输出信号持续时间tOF为1.8 ms，在一般情况下SC持续时间会更长一些。此时间内IPM会封锁门极信号，关断IPM。故障输出信号结束后，IPM内部自动复位，门极驱动通道开放。由此可见，器件自身产生的故障信号不能持续，若tOF结束后故障仍没有排除，IPM就会重复自动保护过程，反复动作。这种情况对系统是极其不利的。因此，只靠IPM内部自身的保护电路来实现系统的安全可靠运行是不够的，还需要辅助的保护电路。
