大功率igbt驅動電路工作原理 三款大功率igbt驅動電路應用場景介紹

大功率IGBT驅動電路在高功率應用中扮演著重要的角色，用于控制和驅動大功率IGBT模塊的開關操作。穎特新將詳細介紹大功率IGBT驅動電路的工作原理，包括基本原理、主要組成部分以及信號傳輸和保護機制等內(nèi)容，幫助讀者深入了解其工作機制和應用。

大功率igbt驅動電路工作原理 

1.基本原理：

大功率IGBT驅動電路的基本原理是通過控制電壓和電流信號，實現(xiàn)對IGBT模塊的開關操作。驅動電路通過適當?shù)男盘栒{(diào)節(jié)和放大，向IGBT的門極提供足夠的電壓和電流，使其可控地導通或截止。通過合理的時間序列控制，實現(xiàn)精確的開關操作，從而實現(xiàn)高效率的功率轉換。

2.主要組成部分：

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

（b）門極驅動電路：門極驅動電路是大功率IGBT驅動電路的核心部分。它通過隔離放大器輸出的信號來控制IGBT的開關操作。門極驅動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翻轉，級聯(lián)放大器用于放大信號的電流和電壓，電流源和電壓穩(wěn)定器保證驅動信號的穩(wěn)定性和一致性。

（c）電源電路：大功率IGBT驅動電路需要一個穩(wěn)定的電源來提供驅動信號所需的電能。電源電路負責將輸入電源轉換為適當?shù)碾妷汉碗娏�，以滿足驅動電路的工作要求。它通常包括整流、濾波和穩(wěn)壓等部分，確保驅動電路獲得穩(wěn)定可靠的電源供應。

3.信號傳輸和保護機制：

 大功率IGBT驅動電路中的信號傳輸和保護機制起著重要的作用，用于確保信號的可靠傳輸和保護驅動電路和IGBT模塊的安全運行。常見的信號傳輸機制包括光耦隔離、差分傳輸?shù)�，通過這些方式可以有效地傳輸信號并提高抗干擾能力。同時，保護機制包括過流保護、過溫保護、過壓保護和短路保護等，通過檢測異常情況并及時采取措施來防止驅動電路和IGBT模塊受損。

三款大功率igbt驅動電路應用場景

1、Infineon驅動保護電路

Infineon公司是出界上著名的半導體生產(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驅動器也在工業(yè)領域廣泛應用。對于大功率IGBT驅動保護，Infineon于2003年推出2ED300C17-S/ST驅動器，它可以驅動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開關電源，單通道最大輸出功率位4W，采用開環(huán)控制。驅動模塊有直接和半橋兩種工作模式。柵板驅動電壓為±15V。內(nèi)部采用MOSFET三極管達林頓推挽式放大電路，最大可輸出±30A驅動電流。驅動器內(nèi)部有欠壓保護、過流短路保護（Vcesat檢測），通過外接電路，可以實現(xiàn)軟關斷、過電壓有源鉗信功能。圖1為2ED300C17-S/ST的電路框圖。

2、Concept驅動保護電路

Concept公司是世界上著名的IGBT驅動器專業(yè)生產(chǎn)商。在1999年之前，Concept公司的驅動器都是分立元器件構成，在1999年之后，Concept公司把輸入側關鍵電路和輸出側關鍵電路進行了集成，在輸入側形成LDl（LogicDigitalTnterface）集成模塊，在輸出側形成IGD（集成模塊，并廣泛使用SCALE（Scaleable-Compact-Allpurpose-Lowcost-Easytouse）技術。對于大功率IGBT驅動保護，concept推出2SD300C17驅動器，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，驅動信號經(jīng)頻調(diào)制后經(jīng)脈沖變壓器傳輸。到于單模塊，有ISD1548AI驅動器，最大驅動電流可達±48A。在1SD536F2驅動模塊，電路內(nèi)部設計了有源鉗位電路，以保護IGBT浪涌過電壓。圖2為Concept2SD300C17驅動器框圖。

3、Semikron驅動保護電路

Semikron公司是世界上著名的半導體生產(chǎn)商，對于Semikron電壓小于1200V的兩單元IGBT模塊驅動，semikron有SKHI21A（R），SKHI22A/B（R）驅動器。上述驅動模塊采用脈沖變壓器隔離、一路電源輸入、內(nèi)部集成DC/DC開關電源。SKHl21A（R）和SKH122A/B（R）的主要區(qū)別是前者輸出柵極關斷電壓是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模塊驅動，semikron有SKHI22A/BH4（R）或SKHI24（R）驅動器，上述驅動模塊采用脈沖變壓器隔離、一路電源輸入、內(nèi)部集成DC/DC開關電源。前者輸出柵極關斷電壓是-7V，輸出峰值電流為8A，后者輸出柵極關斷電壓是-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系列驅動模塊，采用脈沖變壓器隔離、一路電源輸入、內(nèi)部集成DC/DC開關電源、輸出柵極電壓為-7V或-15V。Skyper52驅動器為雙通道驅動器，柵極驅動電壓為±15V，單通道最大輸出功率可達9W，輸出峰值電流可達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驅動器框圖。

總之，這三款大功率IGBT驅動電路都在工業(yè)領域中得到了廣泛應用，具有不同的特點和功能，可以根據(jù)具體應用需求選擇合適的驅動電路。