1700V，200～300A IGBT的驅動(dòng)和保護電路設計

在輸出端，R5和C7關(guān)系到IGBT開(kāi)通的快慢和開(kāi)關(guān)損耗，增加C7可以明顯地減小dic/dt。首先計算柵極電阻：其中ION為開(kāi)通時(shí)注入IGBT的柵極電流。為使IGBT迅速開(kāi)通，設計，IONMAX值為20A。輸出低電平VOL=2v?？傻?p>

C3是一個(gè)非常重要的參數，最主要起充電延時(shí)作用。當系統啟動(dòng)，芯片開(kāi)始工作時(shí)，由于IGBT的集電極C端電壓還遠遠大于7V，若沒(méi)有C3，則會(huì )錯誤地發(fā)出短路故障信號，使輸出直接關(guān)斷。當芯片正常工作以后，假使集電極電壓瞬間升高，之后立刻恢復正常，若沒(méi)有C3，則也會(huì )發(fā)出錯誤的故障信號，使IGBT誤關(guān)斷。但是，C3的取值過(guò)大會(huì )使系統反應變慢，而且在飽和情況下，也可能使IGBT在延時(shí)時(shí)間內就被燒壞，起不到正確的保護作用， C3取值100pF，其延時(shí)時(shí)間

在集電極檢測電路用兩個(gè)二極管串連，能夠提高總體的反向耐壓，從而能夠提高驅動(dòng)電壓等級，但二極管的反向恢復時(shí)間要很小，且每個(gè)反向耐壓等級要為1000V，一般選取BYV261E，反向恢復時(shí)間75 ns。R4和C5的作用是保留HCLP-316J出現過(guò)流信號后具有的軟關(guān)斷特性，其原理是C5通過(guò)內部MOSFET的放電來(lái)實(shí)現軟關(guān)斷。圖3中輸出電壓VOUT經(jīng)過(guò)兩個(gè)快速三極管推挽輸出，使驅動(dòng)電流最大能達到20A，能夠快速驅動(dòng)1700v、200-300A的IGBT。

3.3 驅動(dòng)電源設計

在驅動(dòng)設計中，穩定的電源是IGBT能否正常工作的保證。如圖4所示。電源采用正激變換，抗干擾能力較強，副邊不加濾波電感，輸入阻抗低，使在重負載情況下電源輸出電壓仍然比較穩定。

當s開(kāi)通時(shí)，+12v(為比較穩定的電源，精度很高)電壓便加到變壓器原邊和S相連的繞組，通過(guò)能量耦合使副邊經(jīng)過(guò)整流輸出。當S關(guān)斷時(shí)，通過(guò)原邊二極管和其相連的繞組把磁芯的能量回饋到電源，實(shí)現變壓器磁芯的復位。12v經(jīng)過(guò)R1，D2給C1充電，其充電時(shí)間t1≈R1C2ln2;放電時(shí)間t2=R2C1ln2，充電時(shí)輸出高電平，放電時(shí)輸出低電平。所以占空比=t1/(t1+t2)。

變壓器按下述參數進(jìn)行設計：原邊接+12v，頻率為60kHz，工作磁感應強度Bw為O.15T，副邊+15v輸出2A，-5v輸出1 A，效率n=80%，窗口填充系數Km為O.5，磁芯填充系數Kc為1，線(xiàn)圈導線(xiàn)電流密度d為3 A/mm2。則輸出功率

PT=(15+O.6)×2×2+(5+O.6)×1×2=64W。

變壓器磁芯參數

由于帶載后驅動(dòng)電源輸出電壓會(huì )有所下降，所以，在實(shí)際應用中考慮提高頻率和占空比來(lái)穩定輸出電壓。

4 結語(yǔ)

本文設計了一個(gè)可驅動(dòng)l700v，200～300A的IGBT的驅動(dòng)電路。硬件上實(shí)現了對兩個(gè)IGBT(同一橋臂)的互鎖，并設計了可以直接給兩個(gè)IGBT供電的驅動(dòng)電源。