發布日期：2022-07-24 點擊率：502
UGE增加，趨向于UGE(th)。最惡劣的情況是使該電壓達閥值電壓，該IGBT將被開通，導致橋臂短路。驅動電路輸出阻抗不夠小，沿柵極的灌入電流會在驅動電壓上加上比較嚴重的毛刺干擾。
針對自舉電路的不足，在實際應用中需對輸出驅動電流進行改進，其改進方法是在柵極限流電阻上反并聯一個二極管，但此方法在大功率下效果不太明顯。對于大功率IGBT，可采用圖2-2所示的電路，在關斷期間將柵極驅動電平箝位到零電平。在橋臂上管開通期間，驅動信號使VT1導通、VT2截止。上管關斷期間，VT1截止，VT2基極呈高電平而導通，將上管柵極電位拉到低電平(三極管的飽和壓降)。這樣，由于電容密勒效益產生的電流從VT2中流過，柵極驅動波形上的毛刺可以大大減小。下管同理。
二、負壓驅動電路
在大功率IGBT驅動電路設計而中，各路驅動電源獨立，集成驅動電流一般都有產生負壓的功能，在IGBT關斷期間在柵極上施加負電壓，一般為-5V。其作用也是為了增強IGBT關斷的可靠性，防止由于電容密勒效益而造成IGBT誤導通。自舉電路無這一功能，但可以通過加幾個無源器件來實現負壓的功能，如圖3-3所示。在上下管驅動電路中均加上由C5和C6以及5V穩壓管ZD1和ZD2組成的負壓電路，其工作原理為：電源電壓VCC為20V，在上電期間，電源通過R1給C6充電，C6上保持5V的電源。在下橋驅動光耦工作時， 下橋驅動光耦引腳5輸出20V高電平，這時加在下管S2柵極上的電壓為20V-5V=15V，IGBT正常導通。當下橋驅動光耦不工作時，下橋驅動光耦引腳5輸出0V，此時S2柵極上的電壓為-5V,從而實現關斷時所需的負壓。對于上管S1，在上橋驅動光耦工作時，上橋驅動光耦引腳5輸出20V電壓，加在S1柵極上的電壓為15V。在上橋驅動光耦不工作時，上橋驅動光耦引腳5端輸出為0V，S1柵極電壓為-5V。由于IGBT為電壓型驅動器件，所以負壓電容C5和C6上的電壓波動較小，維持在5V，自舉電容上的電壓也維持在20V左右，只在下管S2導通的瞬間有一個短暫的充電過程。IGBT的導通壓降一般小于3V，負壓電容C5的充電在S2導通時完成。對于C5、C6的選擇，要求其容量大于IGBT柵極輸入寄生電容Ciss。自舉電容充電電路中的二極管VD1必需是快恢復二極管，應留有足夠的電流裕量。
三、變頻運行時自舉電容的充放電
自舉電容(C1)的從電時序
(1):IGBT2導通(圖4-4)
當IGBT2處于導通狀態時，C1上的充電電壓VC1可通過下式計算;
VC1=VCC-VF1-Vsat2-ID*R2(過度過程)
VC1=VCC(穩定狀態)
此處VCC為控制電源電壓，VF1為二極管D1的順方向壓降，Vsat2為IGBT2的飽和壓降
然后，IGBT2被關斷，此時上下橋臂同時處于關斷狀態，電機電流通過FWD1進入續流模式。當VS處電位上升至接近P處電位時C1停止充電。
當IGBT1處于導通狀態時，由于驅動電路要消耗電流，所以C1上的電壓將從VC1開始逐漸下降。(如圖5-5)
(2)：IGBT2關斷FWD2導通狀態時
當IGBT2關斷FWD2導通時，C1上的充電電壓VC1可通過下式來計算：
VC1=VCC-VF1+VEC2
此處VEC2為FWD2的順方向下壓降,IGBT2和IGBT1都關斷時，通過FWD2保持續流模式。因此，當VS處的電位下降到VEC2時，C1開始充電以恢復其下降的電位。當VS處電位上升至接近P電位水平時，C1停止充電。其后，IGBT1再次導通時，由于驅動電路要消耗電流，C1上的電壓將從VC1(2)電位開始逐漸下降。
四、自舉電容及柵極限流電阻的選取
自舉電容由一個大電容和一個小電容并聯組成，在頻率為20KHz左右的工作狀態下選用1uF的電容和0.1uF的電容并聯使用。并聯高頻小電容用來吸收高頻毛刺干擾電壓。主電路上管的驅動電壓波形峰頂不應出現下降的現象。驅動大容量的IGBT器件時，在工作頻率較低的情況下要注意自舉電容電壓穩定性問題，故應選用較大容量的電容。
選擇適當的柵極限流電阻對IGBT驅動來說相當重要，因為IGBT的開通和關斷是通過柵極電路的充放電來實現的，所以柵極電阻將對IGBT的動態特性產生極大的影響。數值較小的柵極電阻使柵極電容的充放電較快，從而減小開關時間和開關損耗。同時較小的柵極電阻增強了IGBT器件的耐固性，避免du/dt帶來的誤導通，但與此同時它只能承受較小的柵極噪聲，并導致柵極-發射極之間的電容同驅動電路引線的寄生電感產生振蕩問題。另外，較小的柵極電阻還使得IGBT開通時di/dt變大，會導致較高的du/dt，增加了反向恢復二級管的浪涌電壓。在低頻應用情況下，開關損耗不成為一個重要的考慮因素，柵極電阻增大可以提供較慢的開通速度，這時應當考慮柵極的瞬態電壓和驅動電流。對于不同容量的IGBT，其柵極限流電阻有不同的取值。一般是功率越大的IGBT的柵極電阻越小，同時對柵極驅動電路的布線也有嚴格要求，引線電感應盡可能小。在實際應用中應根據具體的情況作調整，選取最合適的值。
采用自舉驅動電路設計IGBT驅動電路時，應根據具體的應用情況采用不同的抗干擾措施。
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