大功率IGBT驱动电路的设计.pdf

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1、I_)》．竣应⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一大功率IGBT驱动电路的设计DesignOfTheHighPowerIGBTModuleDriveCircuit中国科学院长春光学精密机械与物理研究所王丽秋TheChineseacademyofsciencesinChangchunopticaIprecisionmachineryandphysicaIinstituteWangLiqiu【摘要】为了满足实际应用的需求，设计了600V／50A等级IGBT模块驱动电路，电路重点考虑了由寄生的极间电容引起的米勒效应以及dV／dt对IGBT驱动的影响，经参数分析和计算，确定了驱动电压幅值和驱动电流值；

2、驱动电路由光耦隔离、功率驱动和栅极保护电路组成，实现了信号端与功率端电气隔离、调节驱动电压幅值宽度和增加驱动电流、抑制米勒效应的功能。实验结果表明该驱动电路在100KHz2~作频率下获得良好的IGBT输出波形，满足设计要求。【关键词】IGBT；驱动；米勒效应Abstract：Inordertomeet山cncedsoftheapphcafions，吐1edrivecircuitof出e600V／50AIGBTmodulehasbedesigned，whichmainlyconsiders吐leeffectof吐teMilereffectandthedV／dtontheIGBT．T

3、heamplitudeofdrivingvoltageand山edrivingcurrentvalueofthedrivecircuithasbedeterminedthroughtheparameteranalysisandcalcularion．Thedrivingcircuitisdrivenbytheoptocouplerisolation，powerand耐dprotectioncircuit．TheexperimentalresultsshowthatthedrivecircuittoobtmntheIGBToutputwaveformisgoodatfrequenc

4、y100KHz，meetthedesignrequirements．Keywords：GBT；Driver；Millereffect年引言开关速度、导通损耗以及稳定度之间的平衡器氍踹f：1MHz．T=25‘C，V。岳；25V．V蚝：0VC3，10ng是选择IGBT的重要因素；而稳定可靠的IGBT驱动电路是IGBT发挥良好开关特性的重要保证，它可Re。ans，警ercaps~cef='MHz．T=25‘C．Vc

5、=25V．V砰：0VC憎0．095nF以避免在IGBT操作过程中由于信号干扰、电流或碧VcE：6OOv．V=0V．=25。Cl一1Om^电压不足、操作延时等各种原因造成的开

6、关误动作的发生，因此IGBT驱动电路的设计关系到整个吉vce：0V．V=20Y，=25。CI一400电路系统设计的成败，对IGBT的使用来说至关重。“l’veoadvIc韭=50A,V1n-oROelaytime．~c：ⅢvcE湖

7、cck0，．023HsS要。IGBT的开通与关断是由门级电压控制的，所R沁^=8．20●1一0Ⅱ口IJS需的驱动电压和驱动功率与IGBT的内部参数有着糍vIco=E：50+A15,T=：=212500，0158ps．曼紧密的关联；如何避免米勒效应和dV／dt的影响R=82QT=t50’C0，02ps是成功驱动IGBT的关键。囤3IGST内部参数1IGB

8、T模块由于实际电路的需求，所选的IGBT模块的集电极一发射极电压为Vecs=600V，集电极电流Inc=50A，最大门级驱动电压为±20V。该IGBT~块内含四个IGBT构成H桥，其内部结构如图1所示：一[～～Rj々十L_讴动圈4IGBI隔离驱动电路圉1iflsi模块内部结构图门级加反向电压Vge<0V，以保证有效关断IGBT：I2=Cgc×d(Vdc+l0)／dt=0．095nF×嚣⋯⋯⋯”～‘’由于门极电压不能超过±20V，因此门级驱动电(3IOV+10V)／4lnS=74lmA：t∞压幅值采用双向电压方式，并采用+15V(VCC)～而Ig=I1+I2=756mA+741mA

9、=1．497A，计算Qo{f一连·÷一15V(VEE)双向电源为驱动电路供电。I2／Ig=741mA／1．497A=49．5％8o7o2．2米勒效应可见，由于内部寄生电容的充放电过程，，／eo根据电容方程，IGBT驱动电流由输入电容使较小的极间电容Cgc分去了接近总栅极电流墨5。i的充电过程获得：的50％的电流，这种现象叫米勒现象，是造∞‘Ig=Cin*dV／dt(公式1)成IGBT导通延时的主要原因。从公式2可以看∞豁。，／其中Cin为输入电容，dV／dt为达到开通电出，在计算