30kVA逆變電源中IGBT的驅(qū)動(dòng)與保護(hù)

摘要：系統(tǒng)介紹30kVA逆變電源中IGBT的驅(qū)動(dòng)與保護(hù)技術(shù)。提出IGBT對(duì)驅(qū)動(dòng)電路的要求，介紹三菱的IGBT驅(qū)動(dòng)電路M57962L和逆變電源中IGBT的過(guò)壓、柵極過(guò)壓、過(guò)流、過(guò)熱保護(hù)措施。

關(guān)鍵詞：IGBT驅(qū)動(dòng)保護(hù)

Problems on Anti Jamming of Switching Power Supply

Abstract: On the basis of definition and experimental method of electromagnetic compatibility,general way and problem of anti jamming were introduced.At the same time,the characteristices of some new type anti jamming devices,FTS series of pulse antagonismers and LSA series of lightning surge absorbers,were presented.

Keywords: Electromagnetic jamming, Electromagnetic compatibility, Electromagnetic compatibility test, New type anti jamming devices

中圖法分類號(hào)：TM92文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：02192713(2000)0839603

　1引言

在我們研制的30kVA逆變電源中，最容易損壞的部件是組成逆變橋的IGBT，和其它電力電子器件相比，IGBT雖然具有電流容量大、驅(qū)動(dòng)功率小、開(kāi)關(guān)頻率高等優(yōu)點(diǎn)，但要用好IGBT，使其不受損壞并不容易。IGBT的驅(qū)動(dòng)與保護(hù)問(wèn)題是逆變電源能否可靠工作的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。本文就30kVA逆變電源裝置中IGBT的驅(qū)動(dòng)與保護(hù)技術(shù)進(jìn)行敘述。

2IGBT的驅(qū)動(dòng)

2.1IGBT對(duì)柵極驅(qū)動(dòng)電路的要求

（1）柵極驅(qū)動(dòng)電壓

驅(qū)動(dòng)電路提供的正偏壓＋UGE使IGBT導(dǎo)通。增大正偏壓對(duì)減小開(kāi)通損耗和導(dǎo)通損耗有利，但也會(huì)使IGBT承受短路電流的時(shí)間變短，續(xù)流二極管反向恢復(fù)過(guò)電壓增大。因此正偏壓要適當(dāng)，通常為＋15V。為了保證IGBT在C－E間出現(xiàn)dv/dt噪聲時(shí)可靠關(guān)斷，關(guān)斷時(shí)必須在柵極施加負(fù)偏壓，采用負(fù)偏壓還可以減小關(guān)斷損耗，負(fù)偏壓?。?V左右為宜。

（2）柵極串聯(lián)電阻Rg

IGBT的開(kāi)通和關(guān)斷是通過(guò)柵極電路的充放電來(lái)實(shí)現(xiàn)的，因此柵極電阻對(duì)IGBT的動(dòng)態(tài)特性影響極大，減小Rg使開(kāi)關(guān)時(shí)間和開(kāi)關(guān)損耗減小，減小關(guān)斷時(shí)dv/dt噪聲帶來(lái)誤導(dǎo)通的可能性，提高IGBT的短路耐量，但會(huì)增加續(xù)流二極管反向恢復(fù)過(guò)電壓，使EMI也增大。對(duì)于1200V/400A的IGBT，Rg取2Ω比較合適。

（3）驅(qū)動(dòng)電路的電源

驅(qū)動(dòng)電路的電源應(yīng)穩(wěn)定，能提供足夠高的正負(fù)柵壓，電源應(yīng)有足夠的功率，以滿足柵極對(duì)驅(qū)動(dòng)功率的要求。在大電流應(yīng)用場(chǎng)合，每個(gè)柵極驅(qū)動(dòng)電路最好都采用獨(dú)立的分立絕緣電源。驅(qū)動(dòng)電路的電源和控制電路的電源應(yīng)獨(dú)立，以減小相互間的干擾，推薦使用帶多路輸出的開(kāi)關(guān)電源作為驅(qū)動(dòng)電路電源。

2.2三菱驅(qū)動(dòng)模塊M57962L簡(jiǎn)介

在我們的逆變電源裝置中，使用了日本三菱公司的驅(qū)動(dòng)模塊M57962L。M57962L是N溝道大功率IGBT模塊的驅(qū)動(dòng)電路，能驅(qū)動(dòng)600V/400A和1200V/400A的IGBT，M57962L的原理方框圖如圖1所示，它有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

（1）采用光耦實(shí)現(xiàn)電氣隔離，光耦是快速型的，適合20kHz左右的高頻開(kāi)關(guān)運(yùn)行，光耦的原邊已串聯(lián)限流電阻（約185Ω），可將5V的電壓直接加到輸入側(cè)；

圖1M579621L的原理框圖

（2）如果采用雙電源驅(qū)動(dòng)技術(shù)，使輸出負(fù)柵壓比較高。電源電壓的極限值為＋18V/－15V，一般?。?5V/－10V；

（3）信號(hào)傳輸延遲時(shí)間短，低電平－高電平的傳輸延遲時(shí)間以及高電平－低電平的傳輸延遲時(shí)間都在1.5μs以下；

（4）具有過(guò)流保護(hù)功能。M57962L通過(guò)檢測(cè)IGBT的飽和壓降來(lái)判斷IGBT是否過(guò)流，一旦過(guò)流，M57962L將對(duì)IGBT實(shí)施軟關(guān)斷，并輸出過(guò)流故障信號(hào)。

　　M57962L的典型應(yīng)用實(shí)例如圖2所示。

3IGBT的保護(hù)

圖2M579621L的典型應(yīng)用實(shí)例

IGBT損壞的原因可以歸結(jié)為以下3個(gè)方面：

S過(guò)熱損壞，它又分為由于集電極電流過(guò)大引起的瞬時(shí)過(guò)熱損壞和其它原因引起的持續(xù)過(guò)熱損壞；

S集電極發(fā)射極間過(guò)壓損壞；

S柵極過(guò)壓損壞。

因此IGBT的保護(hù)要從以下4個(gè)方面著手：

S集電極發(fā)射極間過(guò)電壓保護(hù)；

S柵極過(guò)電壓保護(hù)；

S過(guò)流保護(hù)；

S過(guò)熱保護(hù)。