強大的數字型IGBT驅動(dòng)器

Vce電壓檢測：Vce電壓檢測可以為數字控制器提供IGBT器件參數，控制器通過(guò)Vce電壓可以判斷IGBT的工作狀態(tài)，從而采取對應的策略對IGBT進(jìn)行不同的控制方式。

過(guò)壓保護：在IGBT器件關(guān)斷過(guò)程中，由于母線(xiàn)回路寄生電感的存在，關(guān)斷電壓會(huì )產(chǎn)生一個(gè)電壓過(guò)沖尖峰，過(guò)沖幅值為△V=Ls*di/dt，如果尖峰電壓超過(guò)IGBT器件的額定電壓，IGBT器件會(huì )被擊穿，造成器件損壞。

過(guò)壓保護電路采用的是TVS管與限流電阻串聯(lián)的方式，由集電極接入柵極(如圖6示)，當關(guān)斷過(guò)程中集電極出現超過(guò)設定值(設定值小于IGBT額定值)的電壓尖峰時(shí)，TVS管反向導通，通過(guò)限流電阻向柵極注入電流，減慢IGBT關(guān)斷速度(減小di/dt)，從而達到限制電壓尖峰的目的。用戶(hù)根據具體的應用工況，選擇適合的TVS管的數量和單個(gè)TVS擊穿電壓參數。

di/dt檢測:(如圖示7)，IGBT模塊內部等效圖可以看到，由于IGBT模塊內部鏈接的主電極回路與輔助電極回路之間存在寄生電感，在IGBT模塊工作時(shí)，主電流IC從主電極流入，經(jīng)過(guò)寄生電感L流出，依據電感感生電壓V=-L*di/dt，從公式可以看出，感生電壓V值與di/dt值成正比關(guān)系，通過(guò)檢測L上產(chǎn)生的感生電壓可以獲得主電流Ic的di/dt值。在IGBT模塊工作的過(guò)程中，如果感生電壓高于或低于設定值都認為器件di/dt出現異常狀態(tài)，需要進(jìn)行保護，并向主控系統報告出現di/dt故障。

數字控制器功能

數字控制器主要完成根據輸入信號控制功率放大電路，驅動(dòng)IGBT器件。同時(shí)，根據檢測電路的反饋信號判定IGBT器件的工作狀態(tài)，如果出現異常狀況，立即按照設定策略對IGBT器件進(jìn)行保護。

4 驅動(dòng)級測試

為初步確定驅動(dòng)級基本功能的正確性和可行性，利用圖8樣品板進(jìn)行測試，測試樣品為3300V-1500A IGBT模塊，采用通用型雙脈沖測試方法，測試波形如圖9。

從上圖測試結果可以看出，驅動(dòng)板可以在測試條件下安全的開(kāi)通和關(guān)斷IGBT模塊。

5 改進(jìn)方向

本論文提出的數字型IGBT驅動(dòng)器在過(guò)壓保護檢測上采用的TVS管串聯(lián)的方式，只可以對IGBT器件關(guān)斷中di/dt產(chǎn)生的寄生過(guò)壓有較好的效果，但是這種方法也存在弊端，如果用戶(hù)對于過(guò)壓保護的閾值設定不合理，及系統在運行中會(huì )出現較多的過(guò)壓，或較長(cháng)時(shí)間過(guò)壓，此時(shí)IGBT器件會(huì )出現柵極被高壓損壞，或本應關(guān)斷的IGBT被動(dòng)強行開(kāi)通，出現上下管短路的狀態(tài)，損壞上下管IGBT。所以可以加入Vce檢測電路，實(shí)時(shí)檢測集電極電壓，制定保護策略。