IGBT原理：

IGBT（nsulated Gate Bipolar Transistor），也稱為絕緣柵雙極晶體管，是一種復(fù)合了功率場(chǎng)效應(yīng)管和電力晶體管的優(yōu)點(diǎn)而產(chǎn)生的-一和新型復(fù)合器件，它同時(shí)具有MOSFET的高速開(kāi)關(guān)及電壓驅(qū)動(dòng)特性和雙極晶體管的低飽和電壓特性及易實(shí)現(xiàn)較大電流的能力，既具有輸入阻抗高、工作速度快、熱穩(wěn)定性好和驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，又具有通態(tài)電壓低、耐壓高和承受電流大的優(yōu)點(diǎn)，這使得IGBT成為近年來(lái)電力電子領(lǐng)域中尤為矚|目的電力電子驅(qū)動(dòng)器件，并且得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。

GBT驅(qū)動(dòng)電路的選擇

IGBT全名叫絕緣柵雙極型三級(jí)管，它是在MOS管基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，高耐壓，大電流三極管，在實(shí)際使用，IGBT驅(qū)動(dòng)器的作用對(duì)整個(gè)換流系統(tǒng)來(lái)說(shuō)同樣至關(guān)重要，由于IGBT的開(kāi)關(guān)特性和安全工作區(qū)隨著柵極驅(qū)動(dòng)電路的變化而變化，因而驅(qū)動(dòng)電路性能的好壞將直接影響IGBT能否正常工作。

現(xiàn)在市場(chǎng)上比較常用的是日本三菱的M57962/M57959，瑞士2BB4035T，2SD315A.2BB0108T，這幾種產(chǎn)品現(xiàn)在使用率都比較高，可靠性也相對(duì)其他產(chǎn)品較好，M57962/M57959適合用于民用和工業(yè)產(chǎn)品，是屬于光電隔離，2BB4035T，2SD315A.2BB0108T主要用于大功率IGBT驅(qū)動(dòng)，是屬于變壓器隔離，適合適用于溫度范圍比較寬的軍用產(chǎn)品。

幾種用于IGBT驅(qū)動(dòng)的集成芯片

TLP250（TOSHIBA公司生產(chǎn)）

在一般較低性能的三相電壓源逆變器中，各種與電流相關(guān)的性能控制，通過(guò)檢測(cè)直流母線上流入逆變橋的直流電流即可，如變頻器中的自動(dòng)轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償、轉(zhuǎn)差率補(bǔ)償?shù)?。同時(shí)，這一檢測(cè)結(jié)果也可以用來(lái)完成對(duì)逆變單元中IGBT實(shí)現(xiàn)過(guò)流保護(hù)等功能。因此在這種逆變器中，對(duì)IGBT驅(qū)動(dòng)電路的要求相對(duì)比較簡(jiǎn)單，成本也比較低。這種類型的驅(qū)動(dòng)芯片主要有東芝公司生產(chǎn)的TLP250，夏普公司生產(chǎn)的PC923等等。這里主要針對(duì)TLP250做一介紹。

TLP250包含一個(gè)GaAlAs光發(fā)射二極管和一個(gè)集成光探測(cè)器，8腳雙列封裝結(jié)構(gòu)。適合于IGBT或電力MOSFET柵極驅(qū)動(dòng)電路。圖2為TLP250的內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖，表1給出了其工作時(shí)的真值表。

TLP250的典型特征如下：

1）輸入閾值電流（IF）：5 mA（最大）；2）電源電流（ICC）：11 mA（最大）；3）電源電壓（VCC）：10～35 V；4）輸出電流（IO）：±0.5 A（最?。?；

5）開(kāi)關(guān)時(shí)間（tPLH/tPHL）：0.5μs（最大）；6）隔離電壓：2500 Vpms（最?。?。

表2給出了TLP250的開(kāi)關(guān)特性，表3給出了TLP250的推薦工作條件。

注：使用TLP250時(shí)應(yīng)在管腳8和5間連接一個(gè)0.1μF的陶瓷電容來(lái)

穩(wěn)定高增益線性放大器的工作，提供的旁路作用失效會(huì)損壞開(kāi)關(guān)性能，電容和光耦之間的引線長(zhǎng)度不應(yīng)超過(guò)1 cm。圖3和圖4給出了TLP250的兩種典型的應(yīng)用電路。

在圖4中，TR1和TR2的選取與用于IGBT驅(qū)動(dòng)的柵極電阻有直接的關(guān)系，例如，電源電壓為24V時(shí)，TR1和TR2的Icmax≥24/Rg。

圖5給出了TLP250驅(qū)動(dòng)IGBT時(shí)，1 200 V/200 A的IGBT上電流的實(shí)驗(yàn)波形（50 A/10μs）。可以看出，由于TLP250不具備過(guò)流保護(hù)功能，當(dāng)IGBT過(guò)流時(shí)，通過(guò)控制信號(hào)關(guān)斷IGBT，IGBT中電流的下降很陡，且有一個(gè)反向的沖擊。這將會(huì)產(chǎn)生很大的di/dt和開(kāi)關(guān)損耗，而且對(duì)控制電路的過(guò)流保護(hù)功能要求很高。

TLP250使用特點(diǎn)：

1）TLP250輸出電流較小，對(duì)較大功率IGBT實(shí)施驅(qū)動(dòng)時(shí)，需要外加功率放大電路。

2）由于流過(guò)IGBT的電流是通過(guò)其它電路檢測(cè)來(lái)完成的，而且僅僅檢測(cè)流過(guò)IGBT的電流，這就有可能對(duì)于IGBT的使用效率產(chǎn)生一定的影響，比如IGBT在安全工作區(qū)時(shí)，有時(shí)出現(xiàn)的提前保護(hù)等。

3）要求控制電路和檢測(cè)電路對(duì)于電流信號(hào)的響應(yīng)要快，一般由過(guò)電流發(fā)生到IGBT可靠關(guān)斷應(yīng)在10μs以內(nèi)完成。

4）當(dāng)過(guò)電流發(fā)生時(shí)，TLP250得到控制器發(fā)出的關(guān)斷信號(hào)，對(duì)IGBT的柵極施加一負(fù)電壓，使IGBT硬關(guān)斷。這種主電路的dv/dt比正常開(kāi)關(guān)狀態(tài)下大了許多，造成了施加于IGBT兩端的電壓升高很多，有時(shí)就可能造成IGBT的擊穿。

EXB8..Series（FUJI ELECTRIC公司生產(chǎn)）

隨著有些電氣設(shè)備對(duì)三相逆變器輸出性能要求的提高及逆變器本身的原因，在現(xiàn)有的許多逆變器中，把逆變單元IGBT的驅(qū)動(dòng)與保護(hù)和主電路電流的檢測(cè)分別由不同的電路來(lái)完成。這種驅(qū)動(dòng)方式既提高了逆變器的性能，又提高了IGBT的工作效率，使IGBT更好地在安全工作區(qū)工作。這類芯片有富士公司的EXB8..Series、夏普公司的PC929等。在這里，我們主要針對(duì)EXB8..Series做一介紹。

EXB8..Series集成芯片是一種專用于IGBT的集驅(qū)動(dòng)、保護(hù)等功能于一體的復(fù)合集成電路。廣泛用于逆變器和電機(jī)驅(qū)動(dòng)用變頻器、伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)、UPS、感應(yīng)加熱和電焊設(shè)備等工業(yè)領(lǐng)域。具有以下的特點(diǎn)：

1）不同的系列（標(biāo)準(zhǔn)系列可用于達(dá)到10 kHz開(kāi)關(guān)頻率工作的IGBT，高速系列可用于達(dá)到40 kHz開(kāi)關(guān)頻率工作的IGBT）。2）內(nèi)置的光耦可隔離高達(dá)2 500 V/min的電壓。

3）單電源的供電電壓使其應(yīng)用起來(lái)更為方便。

4）內(nèi)置的過(guò)流保護(hù)功能使得IGBT能夠更加安全地工作。5）具有過(guò)流檢測(cè)輸出信號(hào)。

6）單列直插式封裝使得其具有高密度的安裝方式。常用的EXB8..Series主要有：標(biāo)準(zhǔn)系列的EXB850和EXB851，高速系列的EXB840和EXB841。其主要應(yīng)用場(chǎng)合如表4所示。

注：1）標(biāo)準(zhǔn)系列：驅(qū)動(dòng)電路中的信號(hào)延遲≤4μs

2）高速系列：驅(qū)動(dòng)電路中的信號(hào)延遲≤1.5μs

圖6給出了EXB8..Series的功能方框圖。

表5給出了EXB8..Series的電氣特性。

表6給出了EXB8..Series工作時(shí)的推薦工作條件。表6 EXB8..Series工作時(shí)的推薦工作條件

圖7給出了EXB8..Series的典型應(yīng)用電路。

EXB8..Series使用不同的型號(hào)，可以達(dá)到驅(qū)動(dòng)電流高達(dá)400 A，電壓高達(dá)1200 V的各種

型號(hào)的IGBT。由于驅(qū)動(dòng)電路的信號(hào)延遲時(shí)間分為兩種：標(biāo)準(zhǔn)型（EXB850、EXB851）≤4μs，高速型（EXB840、EXB841）≤1μs，所以標(biāo)準(zhǔn)型的IC適用于頻率高達(dá)10 kHz的開(kāi)關(guān)操作，而高速型的IC適用于頻率高達(dá)40 kHz的開(kāi)關(guān)操作。在應(yīng)用電路的設(shè)計(jì)中，應(yīng)注意以下幾個(gè)方面的問(wèn)題：——IGBT柵射極驅(qū)動(dòng)電路接線必須小于1 m；

——IGBT柵射極驅(qū)動(dòng)電路接線應(yīng)為雙絞線；

——如想在IGB集電極產(chǎn)生大的電壓尖脈沖，那么增加IGBT柵極串聯(lián)電阻（Rg）即可；

——應(yīng)用電路中的電容C1和C2取值相同，對(duì)于EXB850和EXB840來(lái)說(shuō)，取值為33μF，對(duì)于EXB851和EXB841來(lái)說(shuō)，取值為47μF。該電容用來(lái)吸收由電源接線阻抗而引起的供電電壓變化。它不是電源濾波器電容。

EXB8..Series的使用特點(diǎn)：

1）EXB8..Series的驅(qū)動(dòng)芯片是通過(guò)檢測(cè)IGBT在導(dǎo)通過(guò)程中的飽和壓降Uce來(lái)實(shí)施對(duì)IGBT的過(guò)電流保護(hù)的。對(duì)于IGBT的過(guò)電流處理完全由驅(qū)動(dòng)芯片自身完成，對(duì)于電機(jī)驅(qū)動(dòng)用的三相逆變器實(shí)現(xiàn)無(wú)跳閘控制有較大的幫助。

2）EXB8..Series的驅(qū)動(dòng)芯片對(duì)IGBT過(guò)電流保護(hù)的處理采用了軟關(guān)斷方式，因此主電路的dv/dt比硬關(guān)斷時(shí)小了許多，這對(duì)IGBT的使用較為有利，是值得重視的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。

3）EXB8..Series驅(qū)動(dòng)芯片內(nèi)集成了功率放大電路，這在一定程度上提高了驅(qū)動(dòng)電路的抗干擾能力。4）EXB8..Series的驅(qū)動(dòng)芯片最大只能驅(qū)動(dòng)1 200V/300 A的IGBT，并且它本身并不提倡外加功率放大電路，另外，從圖7中可以看出，該類芯片為單電源供電，IGBT的關(guān)斷負(fù)電壓信號(hào)是由芯片內(nèi)部產(chǎn)生的－5 V信號(hào)，容易受到外部的干擾。因此對(duì)于300 A以上的IGBT或者IGBT并聯(lián)時(shí)，就需要考慮別的驅(qū)動(dòng)芯片，比如三菱公司的M57962L等。

圖8給出了EXB841驅(qū)動(dòng)IGBT時(shí)，過(guò)電流情況下的實(shí)驗(yàn)波形?？梢钥闯觯缜懊娼榻B過(guò)的，由于EXB8..Series芯片內(nèi)部具備過(guò)流保護(hù)功能，當(dāng)IGBT過(guò)流時(shí)，采用了軟關(guān)斷方式關(guān)斷IGBT，所以IGBT中電流是一個(gè)較緩的斜坡下降，這樣一來(lái)，IGBT關(guān)斷時(shí)的di/dt明顯減少，這在一定程度上減小了對(duì)控制電路的過(guò)流保護(hù)性能的要求。

M579..Series（MITSUBISHI公司生產(chǎn)）

M579..Series是日本三菱公司為IGBT驅(qū)動(dòng)提供的一種IC系列，表7給出了這種系列的幾種芯片的基本應(yīng)用特性（其中有＊者為芯片內(nèi)部含有Booster電路）。

在M579..Series中，以M57962L為例做出一般的解釋。隨著逆變器功率的增大和結(jié)構(gòu)的復(fù)雜，驅(qū)動(dòng)信號(hào)的抗干擾能力顯得尤為重要，比較有效的辦法就是提高驅(qū)動(dòng)信號(hào)關(guān)斷IGBT時(shí)的負(fù)電壓，M57962L的負(fù)電源是外加的（這點(diǎn)和EXB8..Series不同），所以實(shí)現(xiàn)起來(lái)比較方便。它的功能框圖和圖6所示的EXB8..Series功能框圖極為類似，在此不再贅述。圖9給出了M57962L在驅(qū)動(dòng)大功率IGBT模塊時(shí)的典型電路圖。在這種電路中，NPN和PNP構(gòu)成的電壓提升電路選用快速晶體管（tf≤200 ns），并且要有足夠的電流增益以承載需要的電流。

在使用M57962L驅(qū)動(dòng)大功率IGBT模塊時(shí)，應(yīng)注意以下三個(gè)方面的

問(wèn)題：

1）驅(qū)動(dòng)芯片的最大輸出電流峰值受柵極電阻Rg的最小值限制，例如，對(duì)于M57962L來(lái)說(shuō)，Rg的允許值在5Ω左右，這個(gè)值對(duì)于大功率的IGBT來(lái)說(shuō)高了一些，且當(dāng)Rg較高時(shí)，會(huì)引起IGBT的開(kāi)關(guān)上升時(shí)間td（on）、下降時(shí)間td（off）以及開(kāi)關(guān)損耗的增大，在較高開(kāi)關(guān)頻率（5 kHz以上）應(yīng)用時(shí)，這些附加損耗是不可接受的。2）即便是這些附加損耗和較慢的開(kāi)關(guān)時(shí)間可以被接受，驅(qū)動(dòng)電路的功耗也必須考慮，當(dāng)開(kāi)關(guān)頻率高到一定程度時(shí)（高于14 kHz），會(huì)引起驅(qū)動(dòng)芯片過(guò)熱。

3）驅(qū)動(dòng)電路緩慢的關(guān)斷會(huì)使大功率IGBT模塊的開(kāi)關(guān)效率降低，這是因?yàn)榇蠊β蔍GBT模塊的柵極寄生電容相對(duì)比較大，而驅(qū)動(dòng)電路的輸出阻抗不夠低。還有，驅(qū)動(dòng)電路緩慢的關(guān)斷還會(huì)使大功率IGBT模塊需要較大的吸收電容。

以上這三種限制可能會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的后果，但通過(guò)附加的Booster電路都可以加以克服，如圖9所示。

從圖10（a）可以看出，在IGBT過(guò)流信號(hào)輸出以后，門極電壓會(huì)以一個(gè)緩慢的斜率下降。圖10（b）及圖10（c）給出了IGBT短路時(shí)的軟關(guān)斷過(guò)程（集電極－發(fā)射極之間的電壓uCE和集電極電流iC的軟關(guān)斷波形）

EXB841模塊的分析

EX841高速驅(qū)動(dòng)模塊為15腳單列直插式結(jié)構(gòu)，采用高隔離電壓光耦合器作為信號(hào)隔離，內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖l所示，其工作頻率可達(dá)40 kHz，可以驅(qū)動(dòng)400 M600 V以內(nèi)及300 A/l200 V的IGBT管，其隔離電壓可達(dá)2500AC/min，工作電源為獨(dú)立電源20±1V，內(nèi)部含有一5V穩(wěn)壓電路，為ICBT的柵極提供+15V的驅(qū)動(dòng)電壓，關(guān)斷時(shí)提供一5V的偏置電壓，使其可靠關(guān)斷。當(dāng)腳15和腳14有10 mA電流通過(guò)時(shí)，腳3輸出高電平而使IGBT在1μs內(nèi)導(dǎo)通；而當(dāng)腳15和腳14無(wú)電流通過(guò)時(shí)，腳3輸出低電平使IGBT關(guān)斷；若ICBT導(dǎo)通時(shí)因承受短路電流而退出飽和，Vce迅速上升，腳6懸空，腳3電位在短路后約3．5μs后才開(kāi)始軟降。

EXB841典型應(yīng)用圖如圖2所示，電容C1、C2用于吸收高頻噪音。當(dāng)腳3輸出脈沖的同時(shí)，通過(guò)快速二極管D1檢測(cè)IGBT的C—E間的電壓。當(dāng)Vce》7V時(shí)，過(guò)流保護(hù)電流控制運(yùn)算放大器，使其輸出軟關(guān)斷信號(hào)，在10μs內(nèi)將腳3輸出電平降為O。因EXB841無(wú)過(guò)流自鎖功能，所以外加過(guò)流保護(hù)電路，一旦產(chǎn)生過(guò)流，可通過(guò)外接光耦TLP521將過(guò)流保護(hù)信號(hào)輸出，經(jīng)過(guò)一定延時(shí)，以防止誤動(dòng)作和保證進(jìn)行軟關(guān)斷，然后由觸發(fā)器鎖定，實(shí)現(xiàn)保護(hù)。

缺點(diǎn)：EXB84l過(guò)流保護(hù)閥值過(guò)高，Vce》7V時(shí)動(dòng)作，此時(shí)已遠(yuǎn)大于飽和壓降；存在保護(hù)肓區(qū)；在實(shí)現(xiàn)止常關(guān)斷時(shí)僅能提供一5V偏壓，在開(kāi)關(guān)頻率較高、負(fù)載過(guò)大時(shí)，關(guān)斷就顯得不可靠；無(wú)過(guò)流保護(hù)自鎖功能，在短路保護(hù)時(shí)其柵壓的軟關(guān)斷過(guò)程被輸入的關(guān)斷信號(hào)所打斷。

M57962L模塊的分析

M57962AL是一種14腳單列直捕式結(jié)構(gòu)的厚膜驅(qū)動(dòng)模塊，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖3所示。它由光耦合器、接口電路、檢測(cè)電路、定時(shí)復(fù)位電路以及門關(guān)斷電路組成，驅(qū)動(dòng)功率大，町以驅(qū)動(dòng)600A/600V及400A/l200V等系列IGBT模塊。

M5796AL具有高速的輸入輸出隔離，絕緣電壓也可達(dá)到AC 2500V/min；輸入電平與TTL電平兼容，適于單片機(jī)控制；內(nèi)部有定時(shí)邏輯短路保護(hù)電路，同時(shí)具有延時(shí)保護(hù)特性；采用雙電源供電方式，相對(duì)于EXB84l來(lái)說(shuō)，雖然多使用一個(gè)電源．但I(xiàn)GBT可以更可靠地通斷。典型應(yīng)用圖如圖4所示。當(dāng)驅(qū)動(dòng)信號(hào)通過(guò)腳14和腳13時(shí)，經(jīng)過(guò)高速光耦隔離，由M57962AL內(nèi)置接口電路傳輸至功率放大極，在M57962AL的腳5產(chǎn)生+15V開(kāi)柵和一10V關(guān)柵電壓，驅(qū)動(dòng)IGBT通斷。當(dāng)腳1檢測(cè)到電壓為7V時(shí)，模塊認(rèn)定電路短路，立即通過(guò)光耦輸出關(guān)斷信號(hào)，使腳5輸出低電平，從而將IGBT的G—E兩端置于負(fù)向偏置，可靠關(guān)斷。同時(shí)，輸出誤差信號(hào)使故障輸出端（腳8）為低電平，從而驅(qū)動(dòng)外接的保護(hù)電路工作。延時(shí)2～3s后，若檢測(cè)到腳13為高電平，則M57962AL恢復(fù)工作。穩(wěn)壓管DZ1用于防止D1擊穿而損壞M57962AL，Rg為限流電阻，DZ2和DZ3起限幅作用，以確保可靠通斷。

比較：與EXB841相比，M57962AL需要雙電源（+15V，一1OV）供電，外周電路復(fù)雜。而正是因?yàn)镸57962AL可輸出一10V的偏壓，使得IGBT可靠地關(guān)斷；另外，M57962AL具有過(guò)流保護(hù)自動(dòng)閉鎖功能，并且軟關(guān)斷時(shí)間可外部調(diào)節(jié)，而EXB84l的軟關(guān)斷時(shí)間無(wú)法調(diào)節(jié)。所以M57962AL較EXB841更安全、可靠。

HL402模塊的分析

HL402是17腳單列直插式結(jié)構(gòu)，內(nèi)置有靜電屏蔽層的高速光耦合器實(shí)現(xiàn)信號(hào)隔離，抗干擾能力強(qiáng)，響應(yīng)速度快，隔離電壓高。它具有對(duì)IGBT進(jìn)行降柵壓、軟關(guān)斷雙重保護(hù)功能，在軟關(guān)斷及降柵壓的同時(shí)能輸出報(bào)警信號(hào)，實(shí)現(xiàn)封鎖脈沖或分?jǐn)嘀骰芈返谋Ｗo(hù)。它輸出驅(qū)動(dòng)電壓幅值高，正向驅(qū)動(dòng)電壓可達(dá)15～17V，負(fù)向偏置電壓可達(dá)10～12V，因而可用來(lái)直接驅(qū)動(dòng)容量為400A/600V及300A/1200V以下的IGBT。

HL402結(jié)構(gòu)圖如圖5所示。圖5中，VL1為帶靜電屏蔽的光耦合器，它用來(lái)實(shí)現(xiàn)與輸入信號(hào)的隔離。由于它具有靜電屏蔽，因而顯著提高了HL402抗共模干擾的能力。圖5中U1為脈沖放大器，S1、S2實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)脈沖功率放大，U2為降柵壓比較器，正常情況下由于腳9輸入的IGBT集電極電壓VCE不高于U2的基準(zhǔn)電壓VREF，U2不翻轉(zhuǎn)，S3不導(dǎo)通，故從腳17和腳16輸入的驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)經(jīng)S2整形后不被封鎖。該驅(qū)動(dòng)脈沖經(jīng)S2、S2放大后提供給IGBT使其導(dǎo)通或關(guān)斷，一旦IGBT退飽和，則腳9輸入集電極電壓給IGBT使其導(dǎo)通或關(guān)斷，并且腳9輸入的集電極電壓采樣信號(hào)VCE高于U2的基準(zhǔn)電壓VREF，比較器U2翻轉(zhuǎn)輸出高電平，使S3導(dǎo)通，由穩(wěn)壓管DZ2將驅(qū)動(dòng)器輸出的柵極電壓VGE降低到10V。此時(shí)，軟關(guān)斷定時(shí)器U3在降柵壓比較器U2翻轉(zhuǎn)達(dá)到設(shè)定的時(shí)間后，輸出正電壓使S4導(dǎo)通，將柵極電壓軟關(guān)斷降到IGBT的柵射極門限電壓，給IGBT提供一個(gè)負(fù)的驅(qū)動(dòng)電壓，保證IGBT可靠關(guān)斷。

HL402典型應(yīng)用圖如圖6所示。在實(shí)際電路中，C1、C2、C3、C4需盡可能地靠近H1402的腳2、腳l、腳4安裝。為了避免高頻耦合及電磁干擾，由HL402輸出到被驅(qū)動(dòng)IGBT柵射極的引線需要采用雙絞線或同軸電纜屏蔽線，其引線長(zhǎng)度不超過(guò)1m。腳9和腳13接至IGBT集電極的引線必須分開(kāi)走，不得與柵極和發(fā)射極引線絞合，以免引起交叉干擾。光耦合器L1可輸入脈沖封鎖信號(hào)，當(dāng)L1導(dǎo)通時(shí)，HLA02輸出脈沖立即被封鎖至-10V。光耦合器L2提供軟關(guān)斷報(bào)警信號(hào)，它在軀動(dòng)器軟關(guān)斷的同時(shí)導(dǎo)通光耦合器L3，提供降柵壓報(bào)警信號(hào)。使用中，通過(guò)調(diào)整電容器C5、C6、C7的值，可以將保護(hù)波形中的降柵壓延遲時(shí)間、降柵壓時(shí)間、軟關(guān)斷斜率時(shí)間調(diào)整至合適的值。在高頻應(yīng)用時(shí)，為了避免IGBT受到多次過(guò)電流沖擊，可在光耦合器L2輸出數(shù)次或1次報(bào)警信號(hào)后，將輸入腳16和腳17間的信號(hào)封鎖。

小結(jié)：以上三者中，M57962AL和HL402都采用陶瓷基片黑色包裝，EXB841采用覆銅板黃色包裝，由于陶瓷基片的散熱性能和頻率特性比覆銅板好，HL402的負(fù)載能力和散熱性能最好，加之合理的布局設(shè)計(jì)，在三者中的工作頻率最高，保護(hù)功能最全，而EXB841和M57962AL都沒(méi)有降柵壓保護(hù)功能。另外，HL402和M57962AL提供負(fù)偏壓的穩(wěn)壓管，放于外部，既有靈活性又提高了可靠性，而EXB841的穩(wěn)壓管在內(nèi)部，經(jīng)常因穩(wěn)壓管的損壞而失效。因此，HL402憑借其優(yōu)越的性能可以彌補(bǔ)另外兩者的缺陷。

GH-039模塊的分析

GH-039采用單列直插式12腳封裝，功耗低、工作中發(fā)熱很小，可以高密度使用它采用單電源工作，內(nèi)置高速光耦合器，帶有軟關(guān)斷過(guò)流保護(hù)電路，過(guò)流保護(hù)除閉鎖自身輸出外，還給出供用戶使用的同步輸出端。它可以用來(lái)直接驅(qū)動(dòng)300A/600V以下的IGBT模塊。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖7所示，工作原理與EXB和M57系列模塊相類似，這里不再贅述。而與EXB系列和M57系列的模塊不同的是該模塊已含有保護(hù)后發(fā)送報(bào)警或動(dòng)作信號(hào)的光耦合器，所以使用中不需要像EXB和M57系列的模塊外接光耦合器，因而更加方便，其性能比EXB和M57系列的模塊在保護(hù)性能上更加優(yōu)越；在可靠性方面，由于GH-039是單電源供電，不能提供負(fù)偏壓，從而導(dǎo)致ICBT不能可靠地關(guān)斷。與HL402相比，CH-039保護(hù)功能還不完善，它也同EXB841和M57962AL一樣無(wú)降柵壓保護(hù)。因此，GH-039驅(qū)動(dòng)模塊也是有缺陷的。

GH-039典型接線圖如圖8所示。工作電源VCC為26V；為了保持電壓穩(wěn)定，濾波電容器應(yīng)盡可能靠近GH一039模塊安裝和使用，且其電容值不能小于10μF，并應(yīng)選用高質(zhì)量的電容；串入GH-039腳12與ICBT集電極之間的二極管D1，應(yīng)選超快速恢復(fù)二極管，并且要保證其反向耐壓不低于ICBT的集電極與柵極之間的額定電壓；為防止所連接的過(guò)流保護(hù)端子光電隔離器的誤動(dòng)作，應(yīng)在D1與GH一039的腳12之間串入100Ω的電阻；接于腳lO與腳12

之間的D2選用超快速恢復(fù)二極管，其反向耐壓可以低于IGBT的集射極間耐壓。

其他驅(qū)動(dòng)器

（1）IR系列驅(qū)動(dòng)器IR系列驅(qū)動(dòng)器主要是為驅(qū)動(dòng)橋臂電路而設(shè)計(jì)的，該芯片具有14腳，DIP封裝。它具有過(guò)流保護(hù)和欠壓保護(hù)功能，特別是它具有自舉浮動(dòng)電源大大簡(jiǎn)化了驅(qū)動(dòng)電源的設(shè)計(jì)，只用一路電源即可驅(qū)動(dòng)多個(gè)功率器件。其缺點(diǎn)是本身不能產(chǎn)生負(fù)偏壓，當(dāng)用于驅(qū)動(dòng)橋式電路時(shí)，由于米勒效應(yīng)的作用，在開(kāi)通與關(guān)斷時(shí)刻，容易在柵極上產(chǎn)生干擾，造成橋臂短路；另外IR系列驅(qū)動(dòng)器采用了不隔離的驅(qū)動(dòng)方式，在主電路的功率器件損壞時(shí)，高壓可能直接串入驅(qū)動(dòng)器件，致使驅(qū)動(dòng)模塊及前極電路損壞。

（2）UC37系列驅(qū)動(dòng)器該系列驅(qū)動(dòng)器一般由UC3726和UC3727兩片芯片配對(duì)使用，其工作頻率較高，但在兩芯片之間需增加脈沖變壓器，給電路的使用和設(shè)計(jì)帶來(lái)不便，因此該系列驅(qū)動(dòng)器在我同并未得到推廣

通過(guò)以上分析比較，可得到如下結(jié)論。

（1）以上6個(gè)系列的驅(qū)動(dòng)器均能實(shí)現(xiàn)對(duì)IGBT的驅(qū)動(dòng)與保護(hù)；

（2）EXB84l外周電路簡(jiǎn)單，僅需單電源供電，是最早進(jìn)入我國(guó)市場(chǎng)的ICBT驅(qū)動(dòng)模塊，技術(shù)成熟，應(yīng)用廣泛；

（3）EXB841與M57962AL在IGBT關(guān)斷期間均能在柵極上施加負(fù)電壓，進(jìn)一步保證了IGBT的可靠關(guān)斷；

（4）EXB841、M57962AL、GH一039和HL402都是自身帶有對(duì)IGBT進(jìn)行退飽和及過(guò)流保護(hù)功能的ICBT驅(qū)動(dòng)模塊，且都是通過(guò)檢測(cè)IGBT集射極間的電壓來(lái)完成保護(hù)功能的。但EXB841、M57962AL、GH一039在ICBT出現(xiàn)退飽和或過(guò)流時(shí)，僅可進(jìn)行軟關(guān)斷的保護(hù)。而HL402不但能進(jìn)行軟關(guān)斷保護(hù)，還可進(jìn)行降柵壓保護(hù)。因此，HL402是四者中保護(hù)功能最強(qiáng)，保護(hù)功能設(shè)計(jì)最合理和保護(hù)性能使用最方便的IGBT驅(qū)動(dòng)器；

（5）驅(qū)動(dòng)相同個(gè)數(shù)的IGBT功率開(kāi)關(guān)時(shí)，IR系列所需工作電源最少，但不具有負(fù)偏壓，容易造成橋臂短路，適用于小功率驅(qū)動(dòng)場(chǎng)合。