大功率igbt驅(qū)動(dòng)電路工作原理 三款大功率igbt驅(qū)動(dòng)電路應(yīng)用場景介紹

大功率IGBT驅(qū)動(dòng)電路在高功率應(yīng)用中扮演著重要的角色，用于控制和驅(qū)動(dòng)大功率IGBT模塊的開關(guān)操作。穎特新將詳細(xì)介紹大功率IGBT驅(qū)動(dòng)電路的工作原理，包括基本原理、主要組成部分以及信號(hào)傳輸和保護(hù)機(jī)制等內(nèi)容，幫助讀者深入了解其工作機(jī)制和應(yīng)用。

大功率igbt驅(qū)動(dòng)電路工作原理 

1.基本原理：

大功率IGBT驅(qū)動(dòng)電路的基本原理是通過控制電壓和電流信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對IGBT模塊的開關(guān)操作。驅(qū)動(dòng)電路通過適當(dāng)?shù)男盘?hào)調(diào)節(jié)和放大，向IGBT的門極提供足夠的電壓和電流，使其可控地導(dǎo)通或截止。通過合理的時(shí)間序列控制，實(shí)現(xiàn)精確的開關(guān)操作，從而實(shí)現(xiàn)高效率的功率轉(zhuǎn)換。

2.主要組成部分：

（a）隔離放大器：大功率IGBT驅(qū)動(dòng)電路通常使用隔離放大器來提供隔離和信號(hào)放大功能。隔離放大器通過光耦或磁耦等方式，實(shí)現(xiàn)輸入信號(hào)與輸出信號(hào)之間的電氣隔離，防止噪聲和干擾傳播。它還能夠放大輸入信號(hào)，以提供足夠的驅(qū)動(dòng)功率。

（b）門極驅(qū)動(dòng)電路：門極驅(qū)動(dòng)電路是大功率IGBT驅(qū)動(dòng)電路的核心部分。它通過隔離放大器輸出的信號(hào)來控制IGBT的開關(guān)操作。門極驅(qū)動(dòng)電路通常包括反相器、級聯(lián)放大器、電流源、電壓穩(wěn)定器等組件。其中，反相器用于將輸入信號(hào)翻轉(zhuǎn)，級聯(lián)放大器用于放大信號(hào)的電流和電壓，電流源和電壓穩(wěn)定器保證驅(qū)動(dòng)信號(hào)的穩(wěn)定性和一致性。

（c）電源電路：大功率IGBT驅(qū)動(dòng)電路需要一個(gè)穩(wěn)定的電源來提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)所需的電能。電源電路負(fù)責(zé)將輸入電源轉(zhuǎn)換為適當(dāng)?shù)碾妷汉碗娏鳎詽M足驅(qū)動(dòng)電路的工作要求。它通常包括整流、濾波和穩(wěn)壓等部分，確保驅(qū)動(dòng)電路獲得穩(wěn)定可靠的電源供應(yīng)。

3.信號(hào)傳輸和保護(hù)機(jī)制：

 大功率IGBT驅(qū)動(dòng)電路中的信號(hào)傳輸和保護(hù)機(jī)制起著重要的作用，用于確保信號(hào)的可靠傳輸和保護(hù)驅(qū)動(dòng)電路和IGBT模塊的安全運(yùn)行。常見的信號(hào)傳輸機(jī)制包括光耦隔離、差分傳輸?shù)龋ㄟ^這些方式可以有效地傳輸信號(hào)并提高抗干擾能力。同時(shí)，保護(hù)機(jī)制包括過流保護(hù)、過溫保護(hù)、過壓保護(hù)和短路保護(hù)等，通過檢測異常情況并及時(shí)采取措施來防止驅(qū)動(dòng)電路和IGBT模塊受損。

三款大功率igbt驅(qū)動(dòng)電路應(yīng)用場景

1、Infineon驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路

Infineon公司是出界上著名的半導(dǎo)體生產(chǎn)商，其生產(chǎn)的“EUPEC”IGHT在世界范圍內(nèi)占有很大部分份額。其配套生產(chǎn)的EiceDriver系列IGBT驅(qū)動(dòng)器也在工業(yè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。對于大功率IGBT驅(qū)動(dòng)保護(hù)，Infineon于2003年推出2ED300C17-S/ST驅(qū)動(dòng)器，它可以驅(qū)動(dòng)3600A、1700V以下兩單元IGBT模塊。

采用脈沖變壓器隔離，內(nèi)部集成DC/DC開關(guān)電源，單通道最大輸出功率位4W，采用開環(huán)控制。驅(qū)動(dòng)模塊有直接和半橋兩種工作模式。柵板驅(qū)動(dòng)電壓為±15V。內(nèi)部采用MOSFET三極管達(dá)林頓推挽式放大電路，最大可輸出±30A驅(qū)動(dòng)電流。驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部有欠壓保護(hù)、過流短路保護(hù)（Vcesat檢測），通過外接電路，可以實(shí)現(xiàn)軟關(guān)斷、過電壓有源鉗信功能。圖1為2ED300C17-S/ST的電路框圖。

2、Concept驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路

Concept公司是世界上著名的IGBT驅(qū)動(dòng)器專業(yè)生產(chǎn)商。在1999年之前，Concept公司的驅(qū)動(dòng)器都是分立元器件構(gòu)成，在1999年之后，Concept公司把輸入側(cè)關(guān)鍵電路和輸出側(cè)關(guān)鍵電路進(jìn)行了集成，在輸入側(cè)形成LDl（LogicDigitalTnterface）集成模塊，在輸出側(cè)形成IGD（集成模塊，并廣泛使用SCALE（Scaleable-Compact-Allpurpose-Lowcost-Easytouse）技術(shù)。對于大功率IGBT驅(qū)動(dòng)保護(hù)，concept推出2SD300C17驅(qū)動(dòng)器，功能和infineon的2ED300C17-S/ST兼容，但元件數(shù)節(jié)省了63%。電氣隔離采用脈沖變壓器，驅(qū)動(dòng)信號(hào)經(jīng)頻調(diào)制后經(jīng)脈沖變壓器傳輸。到于單模塊，有ISD1548AI驅(qū)動(dòng)器，最大驅(qū)動(dòng)電流可達(dá)±48A。在1SD536F2驅(qū)動(dòng)模塊，電路內(nèi)部設(shè)計(jì)了有源鉗位電路，以保護(hù)IGBT浪涌過電壓。圖2為Concept2SD300C17驅(qū)動(dòng)器框圖。

3、Semikron驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路

Semikron公司是世界上著名的半導(dǎo)體生產(chǎn)商，對于Semikron電壓小于1200V的兩單元IGBT模塊驅(qū)動(dòng)，semikron有SKHI21A（R），SKHI22A/B（R）驅(qū)動(dòng)器。上述驅(qū)動(dòng)模塊采用脈沖變壓器隔離、一路電源輸入、內(nèi)部集成DC/DC開關(guān)電源。SKHl21A（R）和SKH122A/B（R）的主要區(qū)別是前者輸出柵極關(guān)斷電壓是0V，后者是-7V，用-Vge（-5V~-15V）使IGBT更可靠，有利于防止誤導(dǎo)通。還可選用即插即用模塊，如SKHT23/12（R）。對于電壓小于1700V的兩單元IGBT模塊驅(qū)動(dòng)，semikron有SKHI22A/BH4（R）或SKHI24（R）驅(qū)動(dòng)器，上述驅(qū)動(dòng)模塊采用脈沖變壓器隔離、一路電源輸入、內(nèi)部集成DC/DC開關(guān)電源。前者輸出柵極關(guān)斷電壓是-7V，輸出峰值電流為8A，后者輸出柵極關(guān)斷電壓是-8V，輸出峰值電流為15A。還可選用即插即用模塊，如SKHTI23/17（R）。新推出的SemikronSkyper系列驅(qū)動(dòng)模塊，采用脈沖變壓器隔離、一路電源輸入、內(nèi)部集成DC/DC開關(guān)電源、輸出柵極電壓為-7V或-15V。Skyper52驅(qū)動(dòng)器為雙通道驅(qū)動(dòng)器，柵極驅(qū)動(dòng)電壓為±15V，單通道最大輸出功率可達(dá)9W，輸出峰值電流可達(dá)50A，具有退飽和檢測、有源柵極控制以及溫度檢測，并且可以直接插接在PCB板上。圖3為SemikronSkyper52驅(qū)動(dòng)器框圖。

總之，這三款大功率IGBT驅(qū)動(dòng)電路都在工業(yè)領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用，具有不同的特點(diǎn)和功能，可以根據(jù)具體應(yīng)用需求選擇合適的驅(qū)動(dòng)電路。