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《IGBT驅(qū)動和過流保護電路研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、IGBT的驅(qū)動和過流保護電路的研究摘要：本文首先談?wù)摿薎GBT的驅(qū)動電路的基本要求和過流保護分析,然后運用IGBT集電極退飽和原理,提供了一個采用分立元件構(gòu)成的IGBT驅(qū)動電路和過流保護電路。仿真和試驗結(jié)果證實了所設(shè)計驅(qū)動電路的可行性?！ ∫灰浴 ”M緣柵雙極晶體管(INSulatedGateBipo1arTRANSISTOR，IGBT)是MOSFET與GTR的復(fù)合器件，因此，它既具有MOSFET的工作速度快、開關(guān)頻率高、輸進阻抗高、驅(qū)動電路簡單、熱溫度性好的優(yōu)點,又包含了GTR的載流量大、阻斷電壓高等多項
2、優(yōu)點，是取代GTR的理想開關(guān)器件[1]。IGBT目前被廣泛使用的具有自關(guān)斷能力的器件，廣泛應(yīng)用于各類固態(tài)電源中。IGBT的工作狀態(tài)直接影響整機的性能，所以公道的驅(qū)動電路對整機顯得很重要，但是假如控制不當，它很輕易損壞，其中一種就是發(fā)生過流而使IGBT損壞，本文主要研究了IGBT的驅(qū)動和短路保護題目，就其工作原理進行分析，設(shè)計出具有過流保護功能的驅(qū)動電路，并進行了仿真研究?！ 《蘒GBT的驅(qū)動 要求和過流保護分析 1IGBT的驅(qū)動IGBT是電壓型控制器件，為了能使IGBT安全可靠地開通和關(guān)斷，其驅(qū)動電路必
3、須滿足以下的條件：IGBT的柵電容比VMOSFET大得多，所以要進步其開關(guān)速度，就要有合適的門極正反向偏置電壓和門極串聯(lián)電阻。 ?。?）門極電壓 任何情況下，開通狀態(tài)的柵極驅(qū)動電壓都不能超過參數(shù)表給出的限定值(一般為20v)，最佳門極正向偏置電壓為15v土10％，這個值足夠令I(lǐng)GBT飽和導(dǎo)通；使導(dǎo)通損耗減至最小。固然門極電壓為零就可使IGBT處于截止狀態(tài)，但是為了減小關(guān)斷時間，進步IGBT的耐壓、dv／dt耐量和抗干擾能力，一般在使IGBT處于阻斷狀態(tài)時，可在門極與源極之間加一個-5—-15v的反向電壓[
4、2]?！ 。?）門極串聯(lián)電阻RG 選擇合適的門極串聯(lián)電阻RG對IGBT的驅(qū)動相當重要，RG對開關(guān)損耗的影響見圖1[3]。 2IGBT的過流保護 IGBT的過流保護就是當上、下橋臂直通時，電源電壓幾乎全加在了開關(guān)管兩端，此時將產(chǎn)生很大的短路電流，IGBT飽和壓降越小，其電流就會越大，從而損壞器件。當器件發(fā)生過流時，將短路電流及其關(guān)斷時的I-V運行軌跡限制在IGBT的短路安全工作區(qū)[5]，用在損壞器件之前，將IGBT關(guān)斷來避免開關(guān)管的損壞?！ ∪齀GBT的驅(qū)動和過流保護電路分析 根據(jù)以上的分析，本設(shè)計提
5、出了一個具有過流保護功能的光耦隔離的IGBT驅(qū)動電路，如圖2。圖2中，高速光耦6N137實現(xiàn)輸進輸出信號的電氣隔離，能夠達到很好的電氣隔離，適合高頻應(yīng)用場合。驅(qū)動主電路采用推挽輸出方式，有效地降低了驅(qū)動電路的輸出阻抗，進步了驅(qū)動能力，使之適合于大功率IGBT的驅(qū)動，過流保護電路運用退集電極飽和原理，圖2IGBT驅(qū)動和過流保護電路在發(fā)生過流時及時的關(guān)斷IGBT，其中V1,V3,V4構(gòu)成驅(qū)動脈沖放大電路，V1和R5構(gòu)成一個射極跟隨器，該射極跟隨器提供了一個快速的電流源，減少了功率管的開通和關(guān)斷時間?！ ±眉?/p>
6、極退飽和原理，D1、R6、R7和V2構(gòu)成短路信號檢測電路，其中D1采用快速恢復(fù)二極管，為了防止IGBT關(guān)斷時其集電極上的高電壓竄進驅(qū)動電路。為了防止靜電使功率器件誤導(dǎo)通，在柵源之間并接雙向穩(wěn)壓管D3和D4。GR是IGBT的門極串聯(lián)電阻。正常工作時：當控制電路送來高電平信號時，光耦6N137導(dǎo)通，V1、V2截止，V3導(dǎo)通而V4截止，該驅(qū)動電路向IBGT提供＋15V的驅(qū)動開啟電壓，使IGBT開通。當控制電路送來低電平信號時，光耦6N137截至，V1、V2導(dǎo)通。V4導(dǎo)通而V3截止，該驅(qū)動電路向IBGT提供－5V的
7、電壓，使IGBT封閉。當過流時：當電路出現(xiàn)短路故障時，上、下橋直通此時＋15V的電壓幾乎全加在IGBT上，產(chǎn)生很大的電流，此時在短路信號檢測電路中V2截止，A點的電位取決于D1、R6、R7和CESv的分壓決定，當主電路正常工作時，且IGBT導(dǎo)通時，A點保持低電平，從而低于B點電位，所有A1輸出低電平，此時V5截止，而C點為高電平，所以正常工作時，輸進到光耦6N137的信號始終和輸出保持一致?！ ‘敯l(fā)生過流時，IGBT集電極退飽和，A點電位升高，當高于B電位（即是所設(shè)置的電位）時，即是當電流超過設(shè)計定值時，A
8、1翻轉(zhuǎn)而輸出高電平，V5導(dǎo)通，從而將C點的電位箝在低電位狀態(tài)，使與門4081始終輸出低電平，即無論控制電路送來是高電平或是低電平，輸進到光耦6N137的信號始終都是低電平，從而關(guān)斷功率管，從而達到過流保護。直到將電路的故障排除后，重新啟動電路。 四：仿真與實驗 本設(shè)計電路在orCAD軟件的仿真圖形如下：向驅(qū)動電路輸進，高電平為＋15v，低電平為－5v的方波信號。IGBT的輸出波形如圖3所在發(fā)生過流時及時的關(guān)斷
