几种IGBT驱动电路的保护电路原理图
IGBT驱动电路设计分析
IGBT驱动电路设计分析摘要：IGBT在变流器中应用广泛，而驱动器对安全、可靠应用器件至关重要。
文章分析了IGBT驱动电路主要的功能及工作原理并通过试验对部分功能进行验证分析，对驱动电路设计有一定指导意义。
关键词：IGBT；驱动电路；保护电路0引言IGBT驱动电路的任务是将控制器输出的PWM信号，转换为作用在IGBT栅射极之间的电压信号，从而使IGBT导通或关断。
性能良好的驱动电路，不仅可以缩短IGBT的开关时间，减小损耗，而且保护电路可以抑制过电压，并在故障时关断IGBT以保护器件和维护整个系统的安全。
本文从IGBT特性出发，针对IGBT驱动板，分析其主要的功能及工作原理并通过试验对部分功能进行验证分析。
1.IGBT工作特性IGBT是MOSFET与双极晶体管的复合器件[1]，简化等效电路见图1，是压控型器件。
但IGBT存在着结电容及杂散电感，使得IGBT的驱动波形与理想驱动波形有差异。
图1 N沟道IGBT简化等效电路图IGBT的开关是由栅极电压来控制的。
当在栅极加正向电压时，MOSFET内形成沟道，并为PNP晶体管提供基极电流，进而使IGBT导通。
当在栅极上施加反向电压时MOSFET的沟道消除，PNP晶体管和基极电流被切断，IGBT被关断。
图2驱动电路结构图2 .IGBT驱动电路结构及功能介绍2.1IGBT驱动结构框图本文基于英飞凌FZ1600R17KE3器件，进行驱动电路设计。
驱动电路结构如图2所示：在框图中电源电路既实现了电源的隔离又为驱动电路提供了合适的正负电压；下方的驱动电路接收PWM信号，其通过信号隔离进入逻辑和功率放大电路，进而驱动IGBT的通断，通过设置有源箝位、短路保护等对器件进行保护。
2.2信号电气隔离IGBT驱动电路电气隔离常用的三种方式[2]：⑴光耦隔离方式光耦的隔离原理见图3，输入信号为高电平时，发光二极管上发出光信号，光敏三极管接收光信号后导通并产生电平信号，从而实现“电—光—电”的转换。
各种IGBT驱动电路
专题---讨论igbt驱动电路|电源网864x490 - 92KBigbt模块驱动电路图533x358 - 18KB[图]三相逆变器中IGBT的几种驱动电路的分析控制308x278 - 10KBigbt驱动电路图|驱动电路433x383 - 44KB几种驱动电路的分析339x248 - 18KBigbt驱动电路 - 电子发烧友网610x321 - 69KB某新型大功率三相半桥加热IGBT驱动电路817x523 - 49KB图3(a)+igbt驱动电路400x331 - 21KB【图】脉冲变压器隔离驱动igbt电路原理图电源电392x260 - 15KBigbt驱动电路和缓冲电路的设计660x354 - 62KB请问大家igbt驱动电路都有哪些型号,哪些公司在853x655 - 215KBigbt驱动电路_资讯_中国igbt网手机版174x199 - 5KBigbt应用电路:由集成电路tlp250构成的驱动器电路800x521 - 43KB电磁炉igbt管驱动单元电路工作原理519x397 - 26KB请问大家IGBT驱动电路都有哪些型号,哪些公司在1018x692 - 95KB电源电路图+igbt驱动电路800x764 - 62KB奉献一款好的IGBT驱动电路908x642 - 183KBigbt驱动保护电路的设计和性能分析323x227 - 3KB【图】igbt电路原理图电源电路608x316 - 36KB并简化igbt驱动器的原理图340x234 - 7KBigbt驱动电路,igbt驱动电路图,igbt驱动电路的选432x332 - 22KBigbt驱动电路,igbt驱动电路图,igbt驱动电路的选846x430 - 56KBIGBT模块,可控硅整流桥 IGBT驱动电路 - FF20500x375 - 15KBigbt驱动电路,igbt驱动电路图,igbt驱动电路的选811x354 - 75KB适合感应加热电源的IGBT驱动电路-电子电路图504x446 - 68KB用于有源电力滤波器的IGBT驱动电路图_电路图500x408 - 33KB一种适合感应加热电源的IGBT驱动电路,采用IX737x557 - 73KB下桥臂IGBT驱动电路图-原理图-模拟电子-电子510x412 - 63KB单电源供电的IGBT驱动电路在铁路辅助电源系551x319 - 62KB艾美特电磁炉IGBT驱动电路分析 -广电电器网-571x361 - 27KBIGBT驱动电路M57962L的剖析 - 泉州玉伙电子580x390 - 50KBIGBT驱动电路609x361 - 30KB求MOSFET/IGBT驱动电路1069x805 - 117KB。
IGBT保护电路
1．3．2 IGBT短路保护电路策略从IGBT短路波形图可知，当IGBT短路发生时，电流上升至IGBT的4倍额定电流，驱动保护电路要将这个电流关断，这时的电流值比逆变器正常电流高4倍以上，势必产生很高的电压尖峰。
为了防止电压尖峰损坏IGBT，需要引入有源钳位电路。
因此，大功率IGBT短路保护电路的控制策略：(1)短路保护电路；(2)有源钳位电路。
1．3．3 大功率IGBT驱动电路的设计规范大功率IGBT驱动电路的设计规范：(1)采用隔离变压器；(2)采用Vcesat饱和压降进行短路检测和管理，包括软关断动作，以及采用不同的门极电阻进行开通和关断。
由于大功率IGBT驱动电路复杂，本文以瑞士CONCEPT公司最新推出的第二代SCALE-2模块2SC0435T作为核心部件，设计驱动电路。
与第一代SCALE-1模块2SD315A比较，2SC0435T改进了短路保护功能，增加了有源钳位功能。
2 大功率IGBT短路保护电路设计2．1 SCALE模块的内部结构SCALE模块内部主要由三个功能模块构成，即逻辑驱动转化接口LDI、电气隔离模块和智能栅极驱动IGD。
第一个功能模块是由辅助电源和信号输入两部分组成。
其中信号输入部分主要将控制器的PWM信号进行整形放大，并根据需要进行控制，之后传递到信号变压器，同时检测从信号变压器返回的故障信号，将故障信号处理后发送到故障输出端；辅助电源的功能是将输入的直流电压经过单端反激式变换电路，转换成两路隔离电源供给输出驱动放大器使用。
第二个功能模块是电气隔离模块，由两个传递信号的脉冲变压器和传递功率的电源变压器组成。
防止功率驱动电路中大电流、高电压对一次侧信号的干扰。
第三个功能模块是驱动信号输出模块，IGD主要对信号变压器的信号进行解调和放大，对IGBT的短路和过流进行检测，并进行故障存储和短路保护。
2．2 一代SCALE-1短路保护电路图3所示为CONCEPT第一代SCALE-1的经典IGBT保护电路，工作原理是：(1)当IGBT关断时，T1导通，电流源1被T1旁路，Ca的点位被钳在低位，比较器不翻转。
IGBT驱动电路设计与保护
IGBT模块驱动及保护电路设计1 引言IGBT是MOSFET与双极晶体管的复合器件。
它既有MOSFET易驱动的特点，又具有功率晶体管电压、电流容量大等优点。
其频率特性介于MOSFET与功率晶体管之间，可正常工作于几十kHz频率范围内，故在较高频率的大、中功率应用中占据了主导地位。
IGBT 是电压控制型器件，在它的栅极?发射极间施加十几V的直流电压，只有μA级的漏电流流过，基本上不消耗功率。
但IGBT的栅极?发射极间存在着较大的寄生电容（几千至上万pF），在驱动脉冲电压的上升及下降沿需要提供数A的充放电电流，才能满足开通和关断的动态要求，这使得它的驱动电路也必须输出一定的峰值电流。
IGBT作为一种大功率的复合器件，存在着过流时可能发生锁定现象而造成损坏的问题。
在过流时如采用一般的速度封锁栅极电压，过高的电流变化率会引起过电压，为此需要采用软关断技术，因而掌握好IGBT的驱动和保护特性是十分必要的。
2 栅极特性IGBT的栅极通过一层氧化膜与发射极实现电隔离。
由于此氧化膜很薄，其击穿电压一般只能达到20～30V，因此栅极击穿是IGBT失效的常见原因之一。
在应用中有时虽然保证了栅极驱动电压没有超过栅极最大额定电压，但栅极连线的寄生电感和栅极－集电极间的电容耦合，也会产生使氧化层损坏的振荡电压。
为此。
通常采用绞线来传送驱动信号，以减小寄生电感。
在栅极连线中串联小电阻也可以抑制振荡电压。
由于IGBT的栅极－发射极和栅极－集电极间存在着分布电容Cge和Cgc，以及发射极驱动电路中存在有分布电感Le，这些分布参数的影响，使得IGBT 的实际驱动波形与理想驱动波形不完全相同，并产生了不利于IGBT开通和关断的因素。
这可以用带续流二极管的电感负载电路（见图1）得到验证。
(a)等效电路(b)开通波形图1 IGBT开关等效电路和开通波形在t0时刻，栅极驱动电压开始上升，此时影响栅极电压uge上升斜率的主要因素只有Rg和Cge，栅极电压上升较快。
IGBT驱动电路解说
1．IGBT驱动电路的要求驱动电路的作用是将单片机输出的脉冲进展功率放大，以驱动IGBT，保证IGBT的可靠工作，驱动电路起着至关重要的作用，图1为典型的PWM信号控制图腾柱电路以驱动IGBT开通与关断。
对IGBT驱动电路的根本要求如下：图1 IGBT典型驱动电路○1触发脉冲要有足够快的上升速度和下降速度，即脉冲沿前后要陡峭；○2栅极串联电阻Rg要恰当，Rg过小，关断时间过短，关断时产生的集电极尖峰电压过高，Rg过大，器件开关速度降低，开关损耗增大。
)要恰当，增大删射正偏压对减小开通损耗与导通损耗○3栅极-射极电压(VGE有利，但也会使IGBT承受短路时间变短，续流二极管反向恢复电压增大。
因此正偏压要适当，通常为+15V。
为了保证在C-E间遇到噪声时可靠关断，关断时必须在栅极施加负偏压，以防止受到干扰时误开通和加快关断速度，减小关断损耗，幅值一般为-〔5~10〕V。
○4当IGBT处于负载短路或过流状态时，能在IGBT允许的时间通过逐渐降低栅极电压自动抑制故障电流，实现IGBT的软关断。
驱动电路的软关断过程不应随输入信号的消失而受到影响。
下面从以上四个方面分析三种驱动模块电路〔驱动电路EXB841/840、SD315A集成驱动模块、M57959L/M57962L厚膜驱动电路〕的特性。
2.驱动电路EXB841/8402.1．EXB841驱动芯片的部特性及其原理EXB841驱动芯片是可作为600V400A或者1200V300A以下的IGBT驱动电路，具有单电源、正负偏压、过流检测及保护、软关断等特性。
驱动模块导通与关断时间都在1.5µs以。
最大允许的开关频率为40KHz。
EXB 系列驱动器的各引脚功能如下：脚 1 ：连接用于反向偏置电源的滤波电容器；脚 2 ：电源〔＋ 20V 〕；脚 3 ：驱动输出；脚4 ：用于连接外部电容器，以防止过流保护电路误动作〔大多数场合不需要该电容器〕；脚 5 ：过流保护输出；脚 6 ：集电极电压监视；脚 7 、 8 ：不接；脚 9 ：电源地；脚 10 、 11 ：不接；脚 14 、 15 ：驱动信号输入〔一，＋〕；图2驱动电路EXB841/840EXB841 由放大局部、过流保护局部和5V 电压基准局部组成。
IGBT模块电路结构
IGBT模块电路结构2.1 单管模块一般说来，单管IGBT模块其额定电流比较大，是由多个IGBT芯片和快恢复二极管（FRD）芯片在模块内部并联而成，其电路结构如图1所示。
表1给出了美国IR公司在中国的合资公司西安爱帕克公司生产的单管IGBT模块型号及电性能参数。
图1 单管电路结构图2 半桥电路结构2.2 半桥模块半桥IGBT模块也称为2单元模块，是一个桥臂，其内部电路结构如图2所示。
表2给出了西安爱帕克公司生产的半桥IGBT模块型号及电性能参数。
两只半桥IGBT模块可组成全桥（H桥）逆变电路。
2.3 高端模块高端IGBT模块其内部电路结构如图3（a）和图3（b）所示。
图3（a）为斩波器应用电路结构，图3（b）为感应加热应用电路结构。
表2给出了西安爱帕克公司生产的高端IGBT 模块型号及电性能参数。
图3(a) 高端电路结构图3(b) 高端电路结构2.4 低端模块低端IGBT模块其内部电路结构如图4（a）图4（b）所示。
图4（a）为斩波器应用电路结构，图4（b）为感应加热应用电路结构。
表2给出了西安爱帕克公司生产的低端IGBT 模块型号及电性能参数。
3 IGBT模块驱动保护要点3.1 IGBT栅极驱动电压Uge理论上Uge≥Uge(th)，即栅极驱动电压大于阈值电压时IGBT即可开通，一般情况下阈值电压Uge(th)＝5～6V。
为了使IGBT开通时完全饱和，并使通态损耗最小，又具有限制短路电流能力，栅极驱动电压Uge需要选择一个合适的值。
当栅极驱动电压Uge增加时，通态压降减小，通态损耗减小，但IGBT承受短路电流能力减小；当Uge太大时，可能引起栅极电压振荡，损坏栅极。
当栅极驱动电压Uge减小时，通态压降增加，通态损耗增加，但IGBT承受短路电流能力提高。
为获得通态损耗最小，同时IGBT又具有较好的承受短路电流能力，通常选取栅极驱动电压Uge≥D*Uge(th)，系数D＝1.5、2、2.5、3。
当阈值电压Uge(th)为6V时，栅极驱动电压Uge则分别为9V、12V、15V、18V；栅极驱动电压Uge折中取12V～15V为宜，12V最佳。
IGBT MOSFET原理和保护方法
IGBT的保护方法IGBT有两个电流：电子流和空穴流。
电子流：E极的N+区-------栅极和P型半导体接触面的沟道------很厚的N-区-----P+区C极。
空穴流：C极P+区---------很厚的N-区--------穿过弧形的PN结J2结（J2的PN结对空穴有吸引力、加速作用）--------到达弧形的P区-------在弧形P区内向上-------到达发射极。
发射极金属层把发射区N+和弧形P区的上端短路，使J1的PN结两侧的发射N+和弧形P区上部短路，发射区N+区内的电子，受到PN结的阻挡，不能跨过圆弧状的P区,只能从圆弧P区与栅极之间的沟道流出发射区到达N-区-------P+区的C极。
空穴电流，流过J1---J2之间的弧形P区，向上到达发射，在P区内流动是，P区的电子极小，在P区产生的压降很低，极上图右的Rs很小，PNP管空穴电流在Rs上压降小于0.6V，保证NPN管不导通。
上图右是IGBT的等效电路图：发射极区的电子，通过沟道------即图中的NMOS管------到达PNP管的B极-----PNP 管导通-------产生空穴流：IGBT的C极--------PNP管的发射极------PNP管的C极------Rs------IGBT的E极。
因为Rs 极小-------Rs上压降极低-------NPN管不导通。
当过流和过热时，流过Rs的电流特大------Rs上电压超过0.6V------NPN导通-------加速PNP导通-------可控硅直通--------IGBT损坏。
为什么IGBT具有大电流、低内阻、饱和压降低的特点：因为有注入区P+层，G极加高电平后，形成N沟道，发射区N+区内高浓度的电阻从N沟道跑出来，形成电子流，给PNP管提供了基极电流，PNP管导通，注入区P+区向N-区漂移区（电阻率很大）注入空穴，致使漂移区N-区电阻率下降到很低，内阻很低，在饱和导通时饱和电流特大，饱和压降特低。
IGBT高压大功率驱动和保护电路的应用及原理
IGBT高压大功率驱动和保护电路的应用及原理IGBT高压大功率驱动和保护电路的应用及原理通过对功率器件IGBT的工作特性分析、驱动要求和保护方法等讨论，介绍了的一种可驱动高压大功率IGBT的集成驱动模块HCPL-3I6J的应用关键词：IGBT；驱动保护电路；电源IGBT在以变频器及各类电源为代表的电力电子装置中得到了广泛应用。
IGBT集双极型功率晶体管和功率MOSFET的优点于一体，具有电压控制、输入阻抗大、驱动功率小、控制电路简单、开关损耗小、通断速度快和工作频率高等优点。
但是，IGBT和其它电力电子器件一样，其应用还依赖于电路条件和开关环境。
因此，IGBT 的驱动和保护电路是电路设计的难点和重点，是整个装置运行的关键环节。
为解决IGBT的可靠驱动问题，国外各IGBT生产厂家或从事IGBT应用的企业开发出了众多的IGBT驱动集成电路或模块，如国内常用的日本富士公司生产的EXB8系列，三菱电机公司生产的M579系列，美国IR公司生产的IR21系列等。
但是，EXB8系列、M579系列和IR21系列没有软关断和电源电压欠压保护功能，而惠普生产的HCLP一316J有过流保护、欠压保护和1GBT软关断的功能，且价格相对便宜，因此，本文将对其进行研究，并给出1700V，200～300A IGBT的驱动和保护电路。
1 IGBT的工作特性IGBT是一种电压型控制器件，它所需要的驱动电流与驱动功率非常小，可直接与模拟或数字功能块相接而不须加任何附加接口电路。
IGBT的导通与关断是由栅极电压UGE来控制的，当UGE大于开启电压UGE(th)时IGBT导通，当栅极和发射极间施加反向或不加信号时，IGBT被关断。
IGBT与普通晶体三极管一样，可工作在线性放大区、饱和区和截止区，其主要作为开关器件应用。
在驱动电路中主要研究IGBT的饱和导通和截止两个状态，使其开通上升沿和关断下降沿都比较陡峭。
2 IGBT驱动电路要求在设计IGBT驱动时必须注意以下几点。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
几种IGBT驱动电路的保护电路原理图
第一种驱动电路EXB841/840
EXB841工作原理如图1,当EXB841的14脚和15脚有10mA的电流流过1us以后IGBT 正常开通，VCE下降至3V左右，6脚电压被钳制在8V左右，由于VS1稳压值是13V,所以不会被击穿，V3不导通，E点的电位约为20V,二极管VD,截止，不影响V4和V5正常工作。
当14脚和15脚无电流流过，则V1和V2导通，V2的导通使V4截止、V5导通，IGBT 栅极电荷通过V5迅速放电，引脚3电位下降至0V,是IGBT 栅一射间承受5V左右的负偏压，IGBT可靠关断，同时VCE的迅速上升使引脚6悬空.C2的放电使得B点电位为0V,则V S1仍然不导通，后续电路不动作，IGBT正常关断。
如有过流发生，IGBT的V CE过大使得VD2截止，使得VS1击穿，V3导通，C4通过R7放电，D点电位下降，从而使IGBT的栅一射间的电压UGE降低,完成慢关断，实现对IGBT的保护。
由EXB841实现过流保护的过程可知，EXB841判定过电流的主要依据是6脚的电压，6脚的电压不仅与VCE 有关，还和二极管VD2的导通电压Vd有关。
典型接线方法如图2,使用时注意如下几点：
a、IGBT栅-射极驱动回路往返接线不能太长(一般应该小于1m)，并且应该采用双绞线接法，防止干扰。
b、由于IGBT集电极产生较大的电压尖脉冲，增加IGBT栅极串联电阻RG有利于其安全工作。
但是栅极电阻RG不能太大也不能太小，如果RG增大，则开通关断时间延长，使得开通能耗增加;相反，如果RG太小，则使得di/dt增加，容易产生误导通。
c、图中电容C用来吸收由电源连接阻抗引起的供电电压变化，并不是电源的供电滤波电容，一般取值为47 F.
d、6脚过电流保护取样信号连接端，通过快恢复二极管接IGBT集电极。
e、14、15接驱动信号，一般14脚接脉冲形成部分的地，15脚接输入信号的正端，15端的输入电流一般应该小于20mA,故在15脚前加限流电阻。