igbt作业原理及接线图

2017-09-16 11:55分类：电子技术阅读：

igbt作业原理及接线图
驱动电路的效果是将单片机输出的脉冲进行功率拓宽，以驱动IGBT.确保IGBT的牢靠作业，驱动电路起着至关首要的效果，对IGBT驱动电路的根柢恳求如下：
(1) 供应恰当的正向和反向输出电压，使IGBT牢靠的注册和关断。
(2) 供应满意大的瞬态功率或瞬时电流，使IGBT能活络树立栅控电场而导通。
(3) 尽或许小的输入输出推延时刻，从行进作业功率。
(4) 满意高的输入输出电气隔绝功用，使信号电路与栅极驱动电路绝缘。
(5) 具有活络的过流维护才华。
榜首种驱动电路EXB841/840
EXB841作业原理如图1,当EXB841的14脚和15脚有10mA的电流流过1us往后IGBT正常注册，VCE降低至3V分配，6脚电压被胁迫在8V分配，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正常作业。
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栅极电荷经过V5活络放电，引脚3电位降低至0V,是IGBT栅一射直接受5V分配的负偏压，IGBT牢靠关断，一同VCE的活络上升使引脚6“悬空”.C2的放电使得B点电位为0V,则V S1依然不导通，后续电路不动作，IGBT正常关断。
如有过流发作，IGBT的V CE过大使得VD2截止，使得VS1击穿，V3导通，C4经过R7放电，D点电位降低，然后使IGBT的栅一射间的电压UGE降低 ,结束慢关断，结束对IGBT的维护。由EXB841结束过流维护的进程可知，EXB841断定过电流的首要依据是6脚的电压，6脚的电压不只与VCE 有关，还和二极管VD2的导通电压Vd有关。

典型接线办法如图2,运用时留心如下几点：
a、 IGBT栅-射极驱动回路往复接线不能太长(通常应当小于1m)，而且应中选用双绞线接法，防止搅扰。
b、因为IGBT集电极发作较大的电压尖脉冲，添加IGBT栅极串联电阻RG有利于其安全作业。可是栅极电阻RG不能太大也不能太小，假定 RG增大，则注册关断时刻延伸，使得注册能耗添加;相反，假定RG太小，则使得di/dt添加，简略发作误导通。
c、图中电容C用来吸收由电源联接阻抗致使的供电电压改动，并不是电源的供电滤波电容，通常取值为47 F.
d、 6脚过电流维护取样信号联接端，经过快康复二极管接IGBT集电极。
e、 14、15接驱动信号，通常14脚接脉冲构成有些的地，15脚接输入信号的正端，15端的输入电流转常应当小于20mA,故在15脚前加限流电阻。
f、为了确保牢靠的关断与导通，在栅射极加稳压二极管。

第二种 M57959L/M57962L厚膜驱动电路
M57959L/M57962L厚膜驱动电路选用双电源(+15V,-10V)供电，输出负偏压为-10V,输入输出电平与TTL电平兼容，配有短路/过载维护和关闭性短路维护功用，一同具有延时维护特性。其别离适宜于驱动1200V/100A、600V/200A和1200V/400A、600V/600A及其以下的 IGBT.M57959L/M57962L在驱动中小功率的IGBT时，驱动效果和各项功用体现优秀，但当其作业在高频下时，其脉冲前后沿变的较差，即信号的最大传输宽度遭到绑缚。且厚膜内部选用打印电路板计划，散热不是极好，简略因过热构成内部器材的焚毁。
日本三菱公司的M57959L集成IGBT专用驱动芯片它能够作为600V/200A或许1200V/100A的IGBT驱动。其最高频率也达40KHz,选用双电源供电(+15V和-15V)输出电流峰值为±2A,M57959L有以下特征：
(1) 选用光耦结束电器隔绝，光耦是活络型的，适宜20KHz分配的高频开关作业，光耦的原边已串联限流电阻，可将5V电压直接加到输入侧。
(2) 假定选用双电源驱动技能，输出负栅压比照高，电源电压的极限值为+18V/-15V,通常取+15V/-10V.
(3) 信号传输推延时刻短，低电平-高电平的传输延时以及高电平-低电平的传输延不时刻都在1.5μs以下。
(4) 具有过流维护功用。M57962L经过查看IGBT的丰满压降来差异IGBT是不是过流，一旦过流，M57962L就会将对IGBT施行软关断，并输出过流缺点信号。
(5) M57959的内部构造如图所示，这一电路的驱动有些与EXB系列相仿，可是过流维护方面有所纷歧样。过流查看仍选用电压采样，电路特点是选用栅压缓降，结束IGBT软关断，
防止了关断中过电压和大电流冲击;别的，在关断进程中，输入操控信号的状况失掉效果，既维护关断是在关闭状况中结束的。当维护开端时，当即送出缺点信号，意图是堵截操控信号，包含电路中其它有源器材。

第三种 2SD315A集成驱动模块
集成驱动模块选用+15V单电源供电，内部集成有过流维护电路，其最大的特征是具有安全性、智能性与易用性。2SD315A能输出很大的峰值电流(最大瞬时输出电流可达±15A)，具有很强的驱动才华和很高的隔绝电压才华(4000V)。2SD315A具有两个驱动输出通道，适宜于驱动等级为1200V/1700V极点以上的两个单管或一个半桥式的双单元大功率IGBT模块。其间在作为半桥驱动器运用的时分，能够很便本地设置死区时刻。
2SD315A内部首要有三大功用模块构成，别离是LDI(LogIC To Driver Interface,逻辑驱动改换接口)、IGD(Intelligent Gate Driver,智能门极驱动)和输入与输出互相绝缘的DC/DC改换器。当外部输入PWM信号后，由LDI进行编码处理，为确保信号不受外界条件的搅扰，处理过的信号在进入IGD前需用高频隔绝变压器进行电气隔绝。从隔绝变压器另一侧接纳到的信号首要在IGD单元进行解码，并把解码后的PWM信号进行拓宽(±15V/±15A)以驱动外接大功率IGBT.当智能门极驱动单元IGD内的过流和短路维护电路查看到IGBT发作过流和短路缺点时，由关闭时刻逻辑电路和状况供认电路发作相应的照应时刻和关闭时刻，并把此刻的状况信号进行编码送到逻辑操控单元LDI.LDI单元对传送来的IGBT作业状况信号进行解码处理，使之在操控回路中得以处理。为防止2SD315A的两路输出驱动信号互相搅扰 ,由DC/DC改换器供应互相隔绝的电源供电。

2SD315运用时留心事项：
a、作业办法
驱动模块的办法挑选端MOD外接+15V电源，输入引脚RC1和RC2接地，为直接作业办法。逻辑操控电平选用+15V,信号输入管脚InA、InB连接在一同接纳来自单片机的脉冲信号。2SD315A的SO1和SO2两只管脚输出通道的作业状况。当MOD接地时，MOD接地。通常半桥办法都是驱动一个直流母线上的一个桥臂，为防止上下桥臂直通有必要设置死区时刻，在死区时刻里两个管子一同关断。因而，RC 1, RC2端子有必要依据恳求外接RC网络来发作死区时刻，死区时刻通常能够从100n,到几个ms.图中所示的RC 1, RC2别离联接lOk.的电阻和100pF的电容，这么发作的死区时刻大概是500ns.
b、端口VL/Reset
这个端子是用来界说具有施密特性质的输入InA和InB的，使得输入在2/3VL时注册，在I/3 VL时作为关断信号。当PWM信号是TTL电往常，该端子联接如图3-5所示，当输入InA和InB信号为15V的时分，该端子应当经过一个大概1K分配的电阻联接到++15V电源上，这么翻开和关断电压别离应当是lov和5V.别的，输入UL/Reset端还有别的的功用：假定其接地，则逻辑驱动接口单元l.DI001内的过失信息被根除。
c、门极输出端
门极输出Gx端子接电力半导体的门极，当SCALE驱动器用15V供电的时分，门极输出土15V.负的门极电压由驱动器内部发作。运用如图3-6 构造的电路能够结束注册和关断的速度的纷歧样，添加了用户运用的活络性。
d、计划和布线
驱动器应当尽或许近的和功率半导体放在一同，这么从驱动器到电力晶体管的引线就会尽或许的短，通常来说驱动器的连线尽量不要长过10厘米。一同通常恳求到集电极和发射极的引线选用绞合线，还有能够在IGBT的门极和发射极之间联接一对齐纳稳压二极管(15~18V) 来维护IGBT不会被击穿。

驱动模块的办法挑选端MOD外接+15V电源，输入引脚RC1和RC2接地，为直接作业办法。逻辑操控电平选用+15V,信号输入管脚InA、InB连接在一同接纳来自单片机的脉冲信号，进行同步操控。2SD315A的SO1和SO2两只管脚外接三极管和光耦用来向单片机输出两输出通道的作业状况，其输出端构造皆为集电极开路输出，能够经过外接上拉电阻以适用于各种电平逻辑。在管脚SO1、SO2和电源之间，以及VisoX 和LSX之间加发光二极管进行缺点指示。正常状况下SO1和SO2输出皆为高电平，上电后D3和D4先亮，延时几秒后停息，一同D8和D15发亮。
当查看到缺点信号时，SO1和SO2的输出电平被拉低到地，即D3和D4发亮，一同D8和D15闪耀。2SD315A是经过监测UCE(sat)来差异回路是不是短路和过流，当查看到一路或两路发作过流景象时，查看电路会把反常状况回馈到驱动模块，驱动模块内部会发作一个缺点信号并将它锁存，锁存时刻为1s,在这段时刻内，驱动模块不再输出信号，而是将两组IGBT及时关断予以维护。一同，状况输出管脚SO1和SO2的高电平被拉低，光耦TLP521导通，两路状况信号经过或门74LS32送给单片机。为防止因关断速度太快在IGBT的集电极上发作很高的反电动势，在门极输出端选用如图3.11所示的电路构造结束注册和关断速度的纷歧样。注册时门极电阻为3.4Ω，关断时电阻为6.8Ω，二极管选用快恢复型，这么就使关断速度降低到安全水平。这是一张缩略图，点击可拓宽。按住CTRL,翻滚鼠标滚轮可自在缩放
IGBT短路失效机理
IGBT负载短路下的几种效果
(1) 逾越热极限：半导体的本征温度极限为250℃，当结温逾越本征温度，器材将丢掉阻断才华，IGBT负载短路时，因为短路电流时结温升高，一旦逾越其热极限时，门级维护也相应失效。
(2) 电流擎住效应：正常作业电流下，IGBT因为薄层电阻Rs很小，没有电流擎住景象，但在短路状况下，因为短路电流很大，当Rs上的压降高于0.7V时，使J1正偏，发作电流擎住，门级便失掉电压操控。
(3) 关断过电压：为了按捺短路电流，当缺点发作时，操控电路当即撤去正门级电压，将IGBT关断，短路电流相应降低。因为短路电流大，因而，关断中电流降低率很高，在布线电感中将感生很高的电压，分外是在器材内封装引线电感上的这种感应电压很难按捺，它将使器材有过电流变为关断过电压而失效
IGBT过流维护办法
(1) 减压法：是指在缺点呈现时，降低门级电压。因为短路电流份额于外加正门级电压Ug1,因而在缺点时，可将正门级电压降低。
(2) 堵截脉冲办法：因为在过流时，Uce电压添加，咱们运用查看集电极电压的办法来差异是不是过流，假定过流，就堵截触发脉冲。一同尽量选用软关断办法，减轻短路电流的降低率，防止发作过电压构成对IGBT的损坏。