IGBT集成驱动模块的研究
引言
随着电力电子技术朝着大功率、高频化、模块化发展,绝缘栅双极品体管(IGBT)已广泛应用于开关电源、变频器、电机控制以及要求快速、低损耗的领域中。IGBT是复合全控型电压驱动式电力电子器件,兼有MOSFET和GTR的优点:输入阻抗高,驱动功率小,通态压降小,工作频率高和动态响应快。目前,市场上500~3000V,800~l800A的IGBT,因其耐高压、功率大的特性,已成为大功率开关电源等电力电子装置的首选功率器件。
1 驱动保护电路的原则
由于是电压控制型器件,因此只要控制ICBT的栅极电压就可以使其开通或关断,并且开通时维持比较低的通态压降。研究表明,IGBT的安全工作区和开关特性随驱动电路的改变而变化。因此,为了保证IGBT可靠工作,驱动保护电路至关重要。
IGBT驱动保护电路的原则如下。
(1)动态驱动能力强,能为栅极提供具有陡峭前后沿的驱动脉冲;
(2)开通时能提供合适的正向栅极电压(12~15V),关断时可以提供足够的反向关断栅极电压(一5V);
(3)尽可能少的输入输出延迟时间,以提高工作效率;
(4)足够高的
输入输出电气隔离特性,使信号电路与栅极驱动电路绝缘;
(5)出现短路、过流的情况下,具有灵敏的保护能力。
目前,在实际应用中,普遍使用驱动与保护功能合为一体的IGBT专用的驱动模块。
2集成驱动模块
为了解决IGBT的可靠驱动问题,世界上各厂家丌发出了众多的IGBT集成驱动模块。如日本富士公司的EXB系列,三菱电机公司的M57系列,三社电机公司的GH系列,美国国际整流器公司的TR系列,Unitrode公司的UC37系列以及国产的HL系列。以下是几种典型的集成驱动模块。
2.1 EXB841模块的分析
EX841高速驱动模块为15脚单列直插式结构,采用高隔离电压光耦合器作为信号隔离,内部结构图如图l所示,其工作频率可达40 kHz,可以驱动400 M600 V以内及300 A/l200 V的IGBT管,其隔离电压可达2500AC/min,工作电源为独立电源20
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