基于一種IGBT驅動電路的設計方案

1)向IGBT提供適當的正向柵壓。并且在IGBT導通后。柵極驅動電路提供給IGBT的驅動電壓和電流要有足夠的幅度，使IGBT的功率輸出級總處于飽和狀態。瞬時過載時，柵極驅動電路提供的驅動功率要足以保證IGBT不退出飽和區。IGBT導通后的管壓降與所加柵源電壓有關，在漏源電流一定的情況下，VGE越高，VDS儺就越低，器件的導通損耗就越小，這有利于充分發揮管子的工作能力。但是， VGE并非越高越好，一般不允許超過20 V，原因是一旦發生過流或短路，柵壓越高，則電流幅值越高，IGBT損壞的可能性就越大。通常，綜合考慮取+15 V為宜。

　　2)能向IGBT提供足夠的反向柵壓。在IGBT關斷期間，由于電路中其他部分的工作，會在柵極電路中產生一些高頻振蕩信號，這些信號輕則會使本該截止的IGBT處于微通狀態，增加管子的功耗。重則將使調壓電路處于短路直通狀態。因此，最好給處于截止狀態的IGBT加一反向柵壓f幅值一般為5～15 V)，使IGBT在柵極出現開關噪聲時仍能可靠截止。

　　3)具有柵極電壓限幅電路，保護柵極不被擊穿。IGBT柵極極限電壓一般為+20 V，驅動信號超出此范圍就可能破壞柵極。

　　4)由于IGBT多用于高壓場合。要求有足夠的輸人、輸出電隔離能力。所以驅動電路應與整個控制電路在電位上嚴格隔離，一般采用高速光耦合隔離或變壓器耦合隔離。

　　5)IGBT的柵極驅動電路應盡可能的簡單、實用。應具有IGBT的完整保護功能，很強的抗干擾能力，且輸出阻抗應盡可能的低。

　　2.3 驅動電路的設計

　　隔離驅動產品大部分是使用光電耦合器來隔離輸入的驅動信號和被驅動的絕緣柵，采用厚膜或PCB工藝支撐，部分阻容元件由引腳接入。這種產品主要用于IGBT的驅動，因IGBT具有電流拖尾效應，所以光耦驅動器無一例外都是負壓關斷。

　　M57962L是日本三菱電氣公司為驅動IGBT設計的厚膜集成電路，實質是隔離型放大器，采用光電耦合方法實現輸入與輸出的電氣隔離，隔離電壓高達2 500 V，并配置了短路/過載保護電路。

　　M57962L可分別驅動600 V/200 A和600 V/400 A級IGBT模塊，具有很高的性價比。本次課題設計中選用的IGBT最大電流400 A考慮其他隔離要求及保護措施，選用了M57962L設計了一種IGBT驅動電路。

　　圖1為M57962L內部結構框圖，采用光耦實現電氣隔離，光耦是快速型的，適合高頻開關運行，光耦的原邊已串聯限流電阻(約185 Ω)，可將5 V的電壓直接加到輸入側。它采用雙電源驅動結構，內部集成有2 500 V高隔離電壓的光耦合器和過電流保護電路、過電流保護輸出信號端子和與TTL電平相兼容的輸入接口，驅動電信號延遲最大為1.5us。

　　圖1 M57962L的結構框圖

　　當單獨用M57962L來驅動IGBT時。有三點是應該考慮的。首先。驅動器的最大電流變化率應設置在最小的RG電阻的限制范圍內，因為對許多IGBT來講，使用的RG 偏大時，會增大td(on )(導通延遲時間)， t d(off) (截止延遲時間)，tr(上升時間)和開關損耗，在高頻應用(超過5 kHz)時，這種損耗應盡量避免。另外。驅動器本身的損耗也必須考慮。

　　如果驅動器本身損耗過大，會引起驅動器過熱，致使其損壞。最后，當M57962L被用在驅動大容量的IGBT時，它的慢關斷將會增大損耗。引起這種現象的原因是通過IGBT的Gres(反向傳輸電容)流到M57962L柵極的電流不能被驅動器吸收。它的阻抗不是足夠低，這種慢關斷時間將變得更慢和要求更大的緩沖電容器應用M57962L設計的驅動電路見圖2。