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IGBT驱动电路


□ 彭智刚 金新民 童亦斌 梁京哲 战亮宇

  摘要:本文在分析了IGBT驱动条件的基础上介绍了几种常见的IGBT驱动电路,设计了一种基于光耦HCPL-316J的IGBT驱动电路。实验证明该电路具有良好的驱动及保护能力。
  关键词:驱动电路;IGBT保护;HCPL-316J
  
  引言
  
  绝缘门极双极型晶体管(Isolated Gate Bi—polar Transistor简称IGBT)是复合了功率场效应管和电力晶体管的优点而产生的一种新型复合器件,具有输入阻抗高、工作速度快、热稳定性好驱动电路简单、通态电压低、耐压高和承受电流大等优点,因此现今应用相当广泛。但是IGBT良好特性的发挥往往因其栅极驱动电路设计上的不合理,制约着IGBT的推广及应用。因此本文分析了IGBT对其栅极驱动电路的要求,设计一种可靠,稳定的IGBT驱动电路。
  
  
  IGBT驱动电路特性及可靠性分析
  
  门极驱动条件
  IGBT的门极驱动条件密切地关系到他的静态和动态特性。门极电路的正偏压uGS、负偏压-uGS。和门极电阻RG的大小,对IGBT的通态电压、开关、开关损耗、承受短路能力及du/dt电流等参数有不同程度的影响。其中门极正电压UGS的变化对IGBT的开通特性,负载短路能力和duddt电流有较大的影响,而门极负偏压对关断特性的影响较大。同时,门极电路设计中也必须注意开通特性,负载短路能力和由duGS/dt电流引起的误触发等问题。
  根据上述分析,对IGBT驱动电路提出以下要求和条件:
  (1)由于是容性输出输出阻抗;因此IBGT对门极电荷集聚很敏感,驱动电路必须可靠,要保证有一条低阻抗的放电回路。
  (2)用低内阻的驱动源对门极电容充放电,以保证门及控制电压uGS有足够陡峭的前、后沿,使IGBT的开关损耗尽量小。另外,IGBT开通后,门极驱动源应提供足够的功率,使IGBT不至退出饱和而损坏。
  (3)门极电路中的正偏压应为+12~+15V;负偏压应为-2V~-10V。
  (4)IGBT驱动电路中的电阻RG。对工作性能有较大的影响,RG较大,有利于抑制IGBT的电流上升率及电压上升率,但会增加IGBT的开关时间和开关损耗;RG较小,会引起电流上升率增大,使IGBT误导通或损坏。RG的具体数据与驱动电路的结构及IGBT的容量有关,一般在几欧~几十欧,小容量的IGBT其RG值较大。 ......
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