高頻條件下IGBT驅動(dòng)電路的設計與仿真
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時(shí)間：2011-04-11
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )
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技術(shù)方案與實(shí)用技巧
當開(kāi)通驅動(dòng)信號加在CD端時(shí)，在脈沖的上升沿，電容C1相當短路，通過(guò)門(mén)極電阻R1和加速電容C1向IGBT柵極提供較大電流，降低驅動(dòng)脈沖的上升時(shí)間，最終IGBT因uGE上升至15V而導通。同時(shí)因為NPN三極管Q5的門(mén)極通過(guò)R2接至低電平，因此處于截止狀態(tài)，對IGBT的導通沒(méi)有影響；在脈沖平頂期，此時(shí)，IGBT的輸入電容Cies已經(jīng)滿(mǎn)電，此時(shí)IGBT的G-E極之間相當于斷開(kāi)，變壓器次邊VCD保持高電平。當脈沖下降沿到來(lái)時(shí)，IGBT的輸入電容在這段時(shí)間要反向放電，若放電速度太快，會(huì )引起極大的關(guān)斷尖峰，造成IGBT的損壞；若放電速度太慢又會(huì )造成IGBT關(guān)斷時(shí)間過(guò)長(cháng)，形成較大的拖尾電流，造成關(guān)斷損耗增加，降低效率。因此應該適當控制IGBT輸入電容的放電速度。在圖1的實(shí)用型驅動(dòng)電路中，可以通過(guò)改變Q5的限流電阻R2和加速電容C1的值來(lái)實(shí)現Cies適當放電：當C1較大，R2較小時(shí)，一方面電容C1中儲存的電量較大，另一方面，三極管Q5基極電流大使得發(fā)射極電流大，因此Cies的放電速度較大；當C1較小，R2較大時(shí)，Cies放電速度減小。又因為C1往往大于Cie-s，因此在輸入電容Cies放電結束后，即IGBT關(guān)斷后，C1上可能還殘存少量電量，若沒(méi)有適當的放電回路，這個(gè)電容經(jīng)過(guò)幾個(gè)脈沖周期后充滿(mǎn)電荷，而失去加速作用，所以要求C1在每個(gè)周期上升沿到來(lái)時(shí)，電容上無(wú)存儲電荷，因此在IGBT的G-E端并聯(lián)電阻R3，給電容C1提供放電回路。D5為15V穩壓管，防止驅動(dòng)信號失控而造成的IGBT損壞。
3 仿真結果及分析
運用PSpice軟件在脈沖頻率50kHz，占空比為50％，輸入電壓600伏，負載600歐的條件下來(lái)對比該實(shí)用型驅動(dòng)電路與普通驅動(dòng)電路的驅動(dòng)效果。圖2為仿真波形圖，從波形圖可以看出，在脈沖信號(V(V1))的上升沿普通的驅動(dòng)信號也快速上升，使得流經(jīng)IGBT集射極電流(圖中間的I(R1))急劇上升，而實(shí)用驅動(dòng)信號有一個(gè)可適宜的的斜率，防止因du／dt過(guò)大而造成的對IGBT的損害，并能可以通過(guò)調節R1的值來(lái)以使集射極電流以一個(gè)適宜的斜率上升。在脈沖信號的下降沿，普通驅動(dòng)的集射極電流拖尾時(shí)間長(cháng)為2．7μs，而采用實(shí)用型驅動(dòng)電路的CE端電流拖尾時(shí)間只有1．3，下降時(shí)間的減少，有利于減少I(mǎi)GBT集射極二端電流與電壓共同作用時(shí)而產(chǎn)生的功耗，能夠較好減少關(guān)斷損耗，提高效率。本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/179257.htm
4 結束語(yǔ)
通過(guò)以上分析可知，IGBT的門(mén)極驅動(dòng)條件密切地關(guān)系到IGBT的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)性能。門(mén)極電路的開(kāi)通電壓，關(guān)斷電壓，開(kāi)通電壓上升率，關(guān)斷電壓下降率對IGBT的通態(tài)電壓、開(kāi)關(guān)速率、開(kāi)關(guān)損耗、承受di／dt電壓等參數有不同程序的影響。調節R1可獲得適宜的脈沖前沿上升率，即保證IGBT能在盡量短的時(shí)間內導通，又保證不會(huì )因為du／dt過(guò)大而產(chǎn)生尖峰或對IGBT造成損壞；取適宜C1值，使電容C1即能引收因高頻開(kāi)關(guān)造成的尖峰。又能與R2配合，加快IGBT的關(guān)斷，減小平均拖尾電流的大小和拖尾電流存在的時(shí)間，上述參數的大小一般要通過(guò)多次試驗來(lái)確定，以達到最佳驅動(dòng)將是。
此驅動(dòng)電路已經(jīng)在2000W高頻移相軟開(kāi)關(guān)直流電源中得到應用。由于其只采用簡(jiǎn)單的分立式元件，不需要專(zhuān)業(yè)芯片，結構簡(jiǎn)單，成本低廉。而且可靠性高，因此非常適合小功率的IGBT開(kāi)關(guān)電路，具有很大的應用前景。
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