通常設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)電路多為采用脈沖變壓器耦合,其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單,適用于中小功率變換設(shè)備中的IGBT。缺點(diǎn)是不適用于大型功率變換設(shè)備中的大功率IGBT器件,脈沖變壓器耦合驅(qū)動(dòng)電路存在波形失真、容易振蕩,尤其是脈沖變壓器耦合不良、漏感偏大時(shí)更為嚴(yán)重,抗干擾與抑制誤觸能力低。并因其是一種無源驅(qū)動(dòng)器而不適應(yīng)高頻大功率IGBT器件。
圖1a所示的驅(qū)動(dòng)電路適合于驅(qū)動(dòng)低頻小功率IGBT,當(dāng)控制信號(hào)Vi為高電平時(shí),Vl導(dǎo)通,輸出Vo對應(yīng)控制的開關(guān)管(IGBT)導(dǎo)通;當(dāng)控制信號(hào)Vi為低電平時(shí),V2導(dǎo)通,輸出Vo對應(yīng)控制的開關(guān)管(IGBT)被關(guān)斷。
圖1b所示的驅(qū)動(dòng)電路是采用場效應(yīng)管組成推挽電路,其工作原理同圖1a,這種電路高頻峰值驅(qū)動(dòng)電流可達(dá)10A以上,適用于大功率IGBT器件。
圖2所示的驅(qū)動(dòng)保護(hù)二合一電路適用于驅(qū)動(dòng)低頻小功率IGBT,如果將雙極型NPN與PNP三極管換成N溝道與P溝道大功率場管后就可構(gòu)成高頻大電流驅(qū)動(dòng)器。
在圖2所示的驅(qū)動(dòng)保護(hù)二合一電路中,不采用光耦合器作信號(hào)隔離而用磁環(huán)變壓器耦合方波信號(hào),因光耦合器的速度不夠快,并存在光耦合器的上升下降波沿延時(shí),采用變壓器傳輸可獲得陡直上升下降波沿,幾乎沒有傳輸延時(shí)。適用于驅(qū)動(dòng)高頻大功率的IGBT器件。本電路具有驅(qū)動(dòng)速度快,過流保護(hù)動(dòng)作快,是比較理想的驅(qū)動(dòng)保護(hù)二合一實(shí)用IGBT驅(qū)動(dòng)電路。
在圖2所示驅(qū)動(dòng)保護(hù)二合一電路基礎(chǔ)上增加軟關(guān)斷技術(shù)的驅(qū)動(dòng)電路如圖4所示。
圖5所示驅(qū)動(dòng)電路為采用光耦合器等分立元器件構(gòu)成的IGBT驅(qū)動(dòng)電路。當(dāng)輸入控制信號(hào)時(shí),光耦合器VLC導(dǎo)通,晶體管V2截止,V3導(dǎo)通輸出+15V驅(qū)動(dòng)電壓。當(dāng)輸入控制信號(hào)為零時(shí),VLC截止,V2、Ⅵ導(dǎo)通,輸出-10V電壓。+15V和-10V電源需靠近驅(qū)動(dòng)電路,驅(qū)動(dòng)電路輸出端及電源地端至IGBT柵極和發(fā)射極的引線應(yīng)采用雙絞線,長度最好不超過0.5m。在IGBT驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn):
1) IGBT柵極耐壓一般在±20V左右,因此驅(qū)動(dòng)電路輸出端應(yīng)設(shè)有柵極過電壓保護(hù)電路,通常的做法是在柵極并聯(lián)穩(wěn)壓二極管或電阻。并聯(lián)穩(wěn)壓二極管的缺陷是增加等效輸人電容Cin,從而影響開關(guān)速度,并聯(lián)電阻的缺陷是減小輸入阻抗,增大驅(qū)動(dòng)電流,使用時(shí)應(yīng)根需要取舍。
2) 盡管IGBT所需驅(qū)動(dòng)功率很小,但由于MOSFET存在輸入電容Cin,開關(guān)過程中需要對電容充放電,因此驅(qū)動(dòng)電路的輸出電流應(yīng)足夠大。假定導(dǎo)通驅(qū)動(dòng)時(shí),在上升時(shí)間tr內(nèi)線性地對MOSFET輸入電容Cin充電,則驅(qū)動(dòng)電流為IGE=Cin×VGS/tr,其中可取tr=2.2RCin,R為輸入回路電阻。
3) 為可靠關(guān)閉IGBT,防止鎖定效應(yīng),要給柵極加一負(fù)偏壓,因此應(yīng)采用雙電源為驅(qū)動(dòng)路供電。
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