IGBT自举驱动办法电路原理及运用

2017-10-02 09:39分类：电子技术阅读：

IGBT自举驱动办法电路原理及运用
自举悬浮驱动电源大大简化了驱动电源方案，只用一路电源即可以结束上下桥臂两个功率开关器材的驱动驱动电路的抗搅扰技能。
一、电平箝位
自举驱动电路不能发作负偏压，假定用于驱动桥式电路，在半桥电感负载电路下作业，处于关断状况下的IGBT因为其反并联二极管的康复进程，将接受集电极-发射极间电压的急剧上升。此静态的du/dt通常比IGBT关断时的上升率高。因为电容密勒效应的影响，此du/di在集电极-栅极间电容内发作电流，流向栅极驱动电路。如图1-1所示。尽管在关断状况下栅极电压UGE为零，因为栅极电路的阻抗（栅极限流电阻RG、引线电感LG），该漏电流使UGE添加，趋向于UGE(th)。最恶劣的状况是使该电压达阀值电压，该IGBT将被注册，致使桥臂短路。驱动电路输出阻抗不行小，沿栅极的灌入电流会在驱动电压上加上比照严峻的毛刺搅扰。
　　关于自举电路的短少，在实习运用中需对输出驱动电流进行改善，其改善办法是在栅极限流电阻上反并联一个二极管，但此办法在大功率下效果不太显着。关于大功率IGBT，可选用图2-2所示的电路，在关断时期将栅极驱动电平箝位到零电平。在桥臂上管注册时期，驱动信号使VT1导通、VT2截止。上管关断时期，VT1截止，VT2基极呈高电平而导通，将上管栅极电位拉到低电平（三极管的丰满压降）。这么，因为电容密勒效益发作的电流从VT2中流过，栅极驱动波形上的毛刺可以大大减小。下管同理。

　　二、负压驱动电路
　　在大功率IGBT驱动电路方案而中，各路驱动电源独立，集成驱动电流转常都有发作负压的功用，在IGBT关断时期在栅极上施加负电压，通常为-5V。其效果也是为了增强IGBT关断的牢靠性，防止因为电容密勒效益而构成IGBT误导通。自举电路无这一功用，但可以通过加几个无源器材来结束负压的功用，如图3-3所示。在上下管驱动电路中均加上由C5和C6以及5V稳压管ZD1和ZD2构成的负压电路，其作业原理为：电源电压VCC为20V，在上电时期，电源通过R1给C6充电，C6上坚持5V的电源。鄙人桥驱动光耦作业时，下桥驱动光耦引脚5输出20V高电平，这时加鄙人管S2栅极上的电压为20V-5V=15V，IGBT正常导通。当下桥驱动光耦不作业时，下桥驱动光耦引脚5输出0V，此刻S2栅极上的电压为-5V,然后结束关断时所需的负压。关于上管S1，在上桥驱动光耦作业时，上桥驱动光耦引脚5输出20V电压，加在S1栅极上的电压为15V。在上桥驱动光耦不作业时，上桥驱动光耦引脚5端输出为0V，S1栅极电压为-5V。因为IGBT为电压型驱动器材，所以负压电容C5和C6上的电压不坚决较小，坚持在5V，自举电容上的电压也坚持在20V摆布，只鄙人管S2导通的霎时刻有一个时刻短的充电进程。IGBT的导通压降通常小于3V，负压电容C5的充电在S2导通时结束。关于C5、C6的挑选，央求其容量大于IGBT栅极输入寄生电容Ciss。自举电容充电电路中的二极管VD1必需是快康复二极管，应留有满意的电流裕量。

　　三、变频作业时自举电容的充放电

　　自举电容(C1)的从电时序
　　（1）:IGBT2导通（图4-4）
　　当IGBT2处于导通状况时，C1上的充电电压VC1可通过下式核算；
　　VC1=VCC-VF1-Vsat2-ID*R2（过度进程）
V　　C1=VCC（安稳状况）
　　此处VCC为操控电源电压，VF1为二极管D1的顺方向压降，Vsat2为IGBT2的丰满压降
　　然后，IGBT2被关断，此刻上下桥臂一同处于关断状况，电机电流转过FWD1进入续流办法。当VS处电位上升至挨近P处电位时C1接连充电。
　　当IGBT1处于导通状况时，因为驱动电路要耗费电流，所以C1上的电压将从VC1初步逐步降低。（如图5-5）

　　（2）：IGBT2关断FWD2导通状况时
　　当IGBT2关断FWD2导通时，C1上的充电电压VC1可通过下式来核算：
　　VC1=VCC-VF1+VEC2
　　此处VEC2为FWD2的顺方向下压降,IGBT2和IGBT1都关断时，通过FWD2坚继续流办法。因而，当VS处的电位降低到VEC2时，C1初步充电以康复其降低的电位。当VS处电位上升至挨近P电位水平常，C1接连充电。这往后，IGBT1再次导通时，因为驱动电路要耗费电流，C1上的电压将从VC1(2)电位初步逐步降低。

　　四、自举电容及栅极限流电阻的挑选
　　自举电容由一个大电容和一个小电容并联构成，在频率为20KHz摆布的作业状况下选用1uF的电容和0.1uF的电容并联运用。并联高频小电容用来吸收高频毛刺搅扰电压。主电路上管的驱动电压波形峰顶不该呈现降低的景象。驱动大容量的IGBT器材时，在作业频率较低的状况下要留神自举电容电压安稳性疑问，故应选用较大容量的电容。
　　挑选恰当的栅极限流电阻对IGBT驱动来说恰当首要，因为IGBT的注册和关断是通过栅极电路的充放电来结束的，所以栅极电阻将对IGBT的动态特性发作极大的影响。数值较小的栅极电阻使栅极电容的充放电较快，然后减小开关时刻和开关损耗。一同较小的栅极电阻增强了IGBT器材的耐固性，防止du/dt带来的误导通，但与此一同它只能接受较小的栅极噪声，并致使栅极-发射极之间的电容同驱动电路引线的寄生电感发作振动疑问。别的，较小的栅极电阻还使得IGBT注册时di/dt变大，会致使较高的du/dt，添加了反向康复二级管的浪涌电压。在低频运用状况下，开关损耗不变成一个首要的思考要素，栅极电阻增大可以供应较慢的注册速度，这时应当思考栅极的瞬态电压和驱动电流。关于纷歧样容量的IGBT，其栅极限流电阻有纷歧样的取值。通常是功率越大的IGBT的栅极电阻越小，一同对栅极驱动电路的布线也有严峻央求，引线电感应尽或许小。在实习运用中应依据详细的状况作调整，挑选最适宜的值。
　　选用自举驱动电路方案IGBT驱动电路时，应依据详细的运用状况选用纷歧样的抗搅扰办法。