新闻资讯

行业资讯

您现在位置是:首页 >> 新闻资讯 >> 行业资讯
深圳市佳鸿威科技有限公司
地址:深圳市龙岗区龙岗街道龙河路东方明珠城2座2805
服务热线:0755-28916839/ 89303590
技术热线:13640994287
浅谈IGBT自举的驱动方式
发布者:深圳市佳鸿威科技有限公司  发布时间:2015-09-03
 浅谈IGBT自举的驱动方式

UGE增加,趋向于UGE(th)。最恶劣的情况是使该电压达阀值电压,该IGBT将被开通,导致桥臂短路。驱动电路输出阻抗不够小,沿栅极的灌入电流会在驱动电压上加上比较严重的毛刺干扰。

  针对自举电路的不足,在实际应用中需对输出驱动电流进行改进,其改进方法是在栅极限流电阻上反并联一个二极管,但此方法在大功率下效果不太明显。对于大功率IGBT,可采用图2-2所示的电路,在关断期间将栅极驱动电平箝位到零电平。在桥臂上管开通期间,驱动信号使VT1导通、VT2截止。上管关断期间,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(三极管的饱和压降)。这样,由于电容密勒效益产生的电流从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驱动电路设计而中,各路驱动电源独立,集成驱动电流一般都有产生负压的功能,在IGBT关断期间在栅极上施加负电压,一般为-5V。其作用也是为了增强IGBT关断的可靠性,防止由于电容密勒效益而造成IGBT误导通。自举电路无这一功能,但可以通过加几个无源器件来实现负压的功能,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组成的负压电路,其工作原理为:电源电压VCC为20V,在上电期间,电源通过R1给C6充电,C6上保持5V的电源。在下桥驱动光耦工作时, 下桥驱动光耦引脚5输出20V高电平,这时加在下管S2栅极上的电压为20V-5V=15V,IGBT正常导通。当下桥驱动光耦不工作时,下桥驱动光耦引脚5输出0V,此时S2栅极上的电压为-5V,从而实现关断时所需的负压。对于上管S1,在上桥驱动光耦工作时,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。在上桥驱动光耦不工作时,上桥驱动光耦引脚5端输出为0V,S1栅极电压为-5V。由于IGBT为电压型驱动器件,所以负压电容C5和C6上的电压波动较小,维持在5V,自举电容上的电压也维持在20V左右,只在下管S2导通的瞬间有一个短暂的充电过程。IGBT的导通压降一般小于3V,负压电容C5的充电在S2导通时完成。对于C5、C6的选择,要求其容量大于IGBT栅极输入寄生电容Ciss。自举电容充电电路中的二极管VD1必需是快恢复二极管,应留有足够的电流裕量。

 


三、变频运行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处于导通状态时,C1上的充电电压VC1可通过下式计算;

  VC1=VCC-VF1-Vsat2-ID*R2(过度过程)

V  C1=VCC(稳定状态)

  此处VCC为控制电源电压,VF1为二极管D1的顺方向压降,Vsat2为IGBT2的饱和压降

  然后,IGBT2被关断,此时上下桥臂同时处于关断状态,电机电流通过FWD1进入续流模式。当VS处电位上升至接近P处电位时C1停止充电。

  当IGBT1处于导通状态时,由于驱动电路要消耗电流,所以C1上的电压将从VC1开始逐渐下降。(如图5-5)

 


(2):IGBT2关断FWD2导通状态时

  当IGBT2关断FWD2导通时,C1上的充电电压VC1可通过下式来计算:

  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保持续流模式。因此,当VS处的电位下降到VEC2时,C1开始充电以恢复其下降的电位。当VS处电位上升至接近P电位水平时,C1停止充电。其后,IGBT1再次导通时,由于驱动电路要消耗电流,C1上的电压将从VC1(2)电位开始逐渐下降。

 


四、自举电容及栅极限流电阻的选取

  自举电容由一个大电容和一个小电容并联组成,在频率为20KHz左右的工作状态下选用1uF的电容和0.1uF的电容并联使用。并联高频小电容用来吸收高频毛刺干扰电压。主电路上管的驱动电压波形峰顶不应出现下降的现象。驱动大容量的IGBT器件时,在工作频率较低的情况下要注意自举电容电压稳定性问题,故应选用较大容量的电容。

  选择适当的栅极限流电阻对IGBT驱动来说相当重要,因为IGBT的开通和关断是通过栅极电路的充放电来实现的,所以栅极电阻将对IGBT的动态特性产生极大的影响。数值较小的栅极电阻使栅极电容的充放电较快,从而减小开关时间和开关损耗。同时较小的栅极电阻增强了IGBT器件的耐固性,避免du/dt带来的误导通,但与此同时它只能承受较小的栅极噪声,并导致栅极-发射极之间的电容同驱动电路引线的寄生电感产生振荡问题。另外,较小的栅极电阻还使得IGBT开通时di/dt变大,会导致较高的du/dt,增加了反向恢复二级管的浪涌电压。在低频应用情况下,开关损耗不成为一个重要的考虑因素,栅极电阻增大可以提供较慢的开通速度,这时应当考虑栅极的瞬态电压和驱动电流。对于不同容量的IGBT,其栅极限流电阻有不同的取值。一般是功率越大的IGBT的栅极电阻越小,同时对栅极驱动电路的布线也有严格要求,引线电感应尽可能小。在实际应用中应根据具体的情况作调整,选取最合适的值。

  采用自举驱动电路设计IGBT驱动电路时,应根据具体的应用情况采用不同的抗干扰措施。

上一篇:没有了
下一篇:IGBT使用中的几个常识性问题  2015/09/03