驱动电路的作用是将单片机输出的脉冲进行功率放大,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。

第一种驱动电路 EXB841/840
EXB841 工作原理如图,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。

 

第一种驱动电路 EXB841/840


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。

 

第一种驱动电路 EXB841/840

 

第二种 M57959L/M57962L 厚膜驱动电路
M57959L/M57962L 厚膜驱动电路采用双电源(+15V,-10V)供电,输出负偏压为 -10V,输入输出电平与 TTL 电平兼容,配有短路 / 过载保护和 封闭性短路保护功能,同时具有延时保护特性。其分别适合于驱动 1200V/100A、600V/200A 和 1200V/400A、600V/600A 及其以下的 IGBT.M57959L/M57962L 在驱动中小功率的 IGBT 时,驱动效果和各项性能表现优良,但当其工作在高频下时,其脉冲前后沿变的较差,即信 号的最大传输宽度受到限制。且厚膜内部采用印刷电路板设计,散热不是很好,容易因过热造成内部器件的烧毁。
日本三菱公司的 M57959L 集成 IGBT 专用驱动芯片它可以作为 600V/200A 或者 1200V/100A 的 IGBT 驱动。其最高频率也达 40KHz,采用双电源 供电(+15V 和 -15V)输出电流峰值为±2A,M57959L 有以下特点:
(1) 采用光耦实现电器隔离,光耦是快速型的,适合 20KHz 左右的高频开关运行,光耦的原边已串联限流电阻,可将 5V 电压直接加到输入 侧。
(2) 如果采用双电源驱动技术,输出负栅压比较高,电源电压的极限值为+18V/-15V,一般取+15V/-10V.
(3) 信号传输延迟时间短,低电平 - 高电平的传输延时以及高电平 - 低电平的传输延时时间都在 1.5μs 以下。
(4) 具有过流保护功能。M57962L 通过检测 IGBT 的饱和压降来判断 IGBT 是否过流,一旦过流,M57962L 就会将对 IGBT 实施软关断,并输出过 流故障信号。
(5) M57959 的内部结构如图所示,这一电路的驱动部分与 EXB 系列相仿,但是过流保护方面有所不同。过流检测仍采用电压采样,电路特 点是采用栅压缓降,实现 IGBT 软关断,避免了关断中过电压和大电流冲击;另外,在关断过程中,输入控制信号的状态失去作用,既保护关 断是在封闭状态中完成的。当保护开始时,立即送出故障信号,目的是切断控制信号,包括电路中其它有源器件。

 

第二种 M57959L/M57962L 厚膜驱动电路

 

第三种 2SD315A 集成驱动模块
集成驱动模块采用+15V 单电源供电,内部集成有过流保护电路,其最大的特点是具有安全性、智能性与易用性。2SD315A 能输出很大的峰 值电流(最大瞬时输出电流可达±15A),具有很强的驱动能力和很高的隔离电压能力(4000V)。2SD315A 具有两个驱动输出通道,适合于驱 动等级为 1200V/1700V 极其以上的两个单管或一个半桥式的双单元大功率 IGBT 模块。其中在作为半桥驱动器使用的时候,可以很方便地 设置死区时间。