按照大功率 igbt 驅(qū)動保護(hù)電路能夠完成的功能來分類,可以將大功率 igbt 驅(qū)動保護(hù)電 路分為以下三種類型:單一功能型,多功能型,全功能型.

　　1 單一功能型

　　單一功能型的大功率igbt驅(qū)動保護(hù)電路一般是由光耦和功率緩沖器構(gòu)成, hcpl-3150如等,如圖1所示.它將普通控制信號的 ttl/cmos 輸入電平信號轉(zhuǎn)變?yōu)檎��?fù)十幾伏的 igbt 門 極驅(qū)動輸出電平,正負(fù)電平的幅值取決于隔離電源.

　　工程師進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)可將它配上隔離電源電路,死區(qū)控制電路,邏輯處理電路,門極驅(qū)動 電阻等,就可直接驅(qū)動 igbt,形成最簡單的大功率 igbt 驅(qū)動保護(hù)電路;也可以自己配上一些 外圍電路形成多功能型驅(qū)動器. 單一功能型的大功率 igbt 驅(qū)動保護(hù)電路的優(yōu)點(diǎn)是應(yīng)用靈活,成本較低.它既可以 應(yīng)用于諸如斬波,boost 等需要單只 igbt 運(yùn)行的主回路,也可以應(yīng)用于由多只 igbt 組成的半 橋,單相全橋,三相全橋等主回路.由于需要另配隔離電源電路,邏輯處理電路等,所以留 給設(shè)計(jì)工程師的開發(fā)任務(wù)量大,這也是單一功能型的大功率 igbt 驅(qū)動保護(hù)電路的缺點(diǎn). 這里的邏輯處理電路一般是指上電順序邏輯及各類保護(hù)處理等功能.

　　此外像 hcpl-3150 等驅(qū)動器的驅(qū)動能力有限,一般都在3a以下,如果驅(qū)動600a以上的igbt就需要外接更大的功率緩沖電路或采取其它措施.

　　2 多功能型

　　多功能型的大功率 igbt 驅(qū)動保護(hù)電路除了提供直接驅(qū)動 igbt 的功能之外,還可以提供 完善的保護(hù)功能,如 hcpl-316j, m57962 等,如圖 2和圖 3所示,它們一般采用混合厚膜 封裝技術(shù)或者采用集成封裝技術(shù), 可以直接兼容 cmos/ttl 電平.工程師進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)一般只需 要配上隔離電源電路,死區(qū)控制電路,邏輯處理電路,門極驅(qū)動電阻等,就可以成為一個(gè)較 為完整的大功率 igbt 驅(qū)動保護(hù)電路.

　　m57962,hcpl-316j 等驅(qū)動器本身具有較完整的保護(hù)功能,集成度高.其的優(yōu)點(diǎn)是 使開發(fā)人員的工作得到簡化,而且可靠性高,非常適于多路驅(qū)動的場合.但是由于它們的驅(qū) 動能力也有限,如果驅(qū)動更高功率的 igbt,也需要外接更大的功率緩沖電路. m57962, hcpl-316j 等驅(qū)動器一般提供軟關(guān)斷功能, 在需要保護(hù) igbt 退出過流, 短路狀態(tài)時(shí), 這個(gè)功能非常重要,它可以使 igbt 的 npnp 四層結(jié)構(gòu)免于進(jìn)入"可控硅栓鎖"狀態(tài).此外像 hc pl-316j 等驅(qū)動器還具備欠壓鎖定保護(hù)功能,這大大簡化了設(shè)計(jì)者的工作.

　　3 全功能型

　　全功能型的大功率 igbt 驅(qū)動保護(hù)電路除了具有各類完善的保護(hù)功能之外,還都無一例 外地配置了 dc/dc 隔離電源,如 2sd315ai(concept),skypertmpro(semikron),2ed300c17 -s(eupec)等,如圖 4所示.都是目前國際上著名的全功能型驅(qū)動器.

　　1 門極驅(qū)動電壓提升

　　目前 igbt 的開通電壓一般采用+15v 電壓源驅(qū)動, 有人已經(jīng)提出發(fā)展恒流源驅(qū)動的方法, 認(rèn)為可以克服 igbt 的"米勒"電容效應(yīng),使 igbt 的導(dǎo)通更加可靠.igbt 的關(guān)斷電壓從最初的 0 v,到后來的-7v 左右,低頻下普遍使用-15v.

　　2 逐個(gè)脈沖軟關(guān)斷

　　現(xiàn)在大部分大功率 igbt 驅(qū)動保護(hù)電路在正常運(yùn)行時(shí)的關(guān)斷方式為硬關(guān)斷,只有在出現(xiàn) 過流的情況下才會采用軟關(guān)斷的方式.而在感性負(fù)載情況之下,igbt 關(guān)斷之后為了保持電流 的連續(xù)性, 必然會有一只續(xù)流二極管導(dǎo)通, 此時(shí)會在功率母線的寄生電感上產(chǎn)生一個(gè)尖峰電 壓:δv=l×di/dt,除了寄生電感 l 及關(guān)斷電流的大小影響之外,如果硬關(guān)斷越快,即 dt 越小, 則尖峰電壓 δv 越高.而對于應(yīng)用在較低頻狀況下的大功率 igbt,由于電流在幾百安培,所 以逐個(gè)脈沖進(jìn)行軟關(guān)斷將會大大降低尖峰電壓 δv,使尖峰電壓 δv 產(chǎn)生的干擾會大幅減小, 可以提高系統(tǒng)的可靠性.一些 igbt 生產(chǎn)廠商也在著手開發(fā)具有軟關(guān)斷特性的 igbt 芯片.

　　3 過流檢測保護(hù)閾值(參考基準(zhǔn))設(shè)置方法

      當(dāng)前大部分大功率 igbt 驅(qū)動保護(hù)電路對過流檢測的保護(hù)閾值只有一個(gè),一般常規(guī)值設(shè) 在 7v～9v.為了防止誤報(bào)警,出現(xiàn)了一些不同的閾值設(shè)置方法.

　　變閾值設(shè)置方法:在 igbt 從截止?fàn)顟B(tài)剛剛進(jìn)入飽和狀態(tài)期間(約幾個(gè)微秒至十幾個(gè)微秒), 保護(hù)閾值可以從 15v(或者更高)按照一定的曲線降至常規(guī)設(shè)置值,可以避免在此期間的擾動 的偽信號造成誤報(bào)警; 多閾值設(shè)置方法:為了更為符合實(shí)際的工況應(yīng)用情況,降低停機(jī)率,可以采用多閾值保 護(hù).比如 igbt 的飽和壓降達(dá)到閾值時(shí),采用降低柵極電壓的處理方式;達(dá)到更高的第二 閾值時(shí),才徹底關(guān)斷 igbt.

　　4 更加貼近驅(qū)動對象

　　目前,針對各種工況下使用的 igbt,例如高壓變頻器,ups,逆變焊機(jī)等應(yīng)用場合,均 有不同的大功率 igbt 驅(qū)動保護(hù)電路推出.這些驅(qū)動器的原理大致相同,但更加貼進(jìn)各自的 驅(qū)動對象.

　　5 與智能功率模塊(ipm)分別在不同的功率領(lǐng)域并行發(fā)展

　　ipm 內(nèi)部集成了驅(qū)動電路,只需提供控制信號即可工作,主要應(yīng)用中小功率場合;而大 功率 igbt 驅(qū)動保護(hù)電路一般用于大功率場合,對大功率的 igbt 進(jìn)行驅(qū)動.隨著 igbt 生產(chǎn)工 藝,硅片技術(shù),驅(qū)動技術(shù)的不斷進(jìn)步和發(fā)展,大功率 igbt 驅(qū)動保護(hù)電路與 ipm 均在各自的 功率領(lǐng)域并行發(fā)展.