強大的數(shù)字型IGBT驅動器

Vce電壓檢測：Vce電壓檢測可以為數(shù)字控制器提供IGBT器件參數(shù)，控制器通過Vce電壓可以判斷IGBT的工作狀態(tài)，從而采取對應的策略對IGBT進行不同的控制方式。

過壓保護：在IGBT器件關斷過程中，由于母線回路寄生電感的存在，關斷電壓會產生一個電壓過沖尖峰，過沖幅值為△V=Ls*di/dt，如果尖峰電壓超過IGBT器件的額定電壓，IGBT器件會被擊穿，造成器件損壞。

過壓保護電路采用的是TVS管與限流電阻串聯(lián)的方式，由集電極接入柵極(如圖6示)，當關斷過程中集電極出現(xiàn)超過設定值(設定值小于IGBT額定值)的電壓尖峰時，TVS管反向導通，通過限流電阻向柵極注入電流，減慢IGBT關斷速度(減小di/dt)，從而達到限制電壓尖峰的目的。用戶根據(jù)具體的應用工況，選擇適合的TVS管的數(shù)量和單個TVS擊穿電壓參數(shù)。

di/dt檢測:(如圖示7)，IGBT模塊內部等效圖可以看到，由于IGBT模塊內部鏈接的主電極回路與輔助電極回路之間存在寄生電感，在IGBT模塊工作時，主電流IC從主電極流入，經過寄生電感L流出，依據(jù)電感感生電壓V=-L*di/dt，從公式可以看出，感生電壓V值與di/dt值成正比關系，通過檢測L上產生的感生電壓可以獲得主電流Ic的di/dt值。在IGBT模塊工作的過程中，如果感生電壓高于或低于設定值都認為器件di/dt出現(xiàn)異常狀態(tài)，需要進行保護，并向主控系統(tǒng)報告出現(xiàn)di/dt故障。

數(shù)字控制器功能

數(shù)字控制器主要完成根據(jù)輸入信號控制功率放大電路，驅動IGBT器件。同時，根據(jù)檢測電路的反饋信號判定IGBT器件的工作狀態(tài)，如果出現(xiàn)異常狀況，立即按照設定策略對IGBT器件進行保護。

4 驅動級測試

為初步確定驅動級基本功能的正確性和可行性，利用圖8樣品板進行測試，測試樣品為3300V-1500A IGBT模塊，采用通用型雙脈沖測試方法，測試波形如圖9。

從上圖測試結果可以看出，驅動板可以在測試條件下安全的開通和關斷IGBT模塊。

5 改進方向

本論文提出的數(shù)字型IGBT驅動器在過壓保護檢測上采用的TVS管串聯(lián)的方式，只可以對IGBT器件關斷中di/dt產生的寄生過壓有較好的效果，但是這種方法也存在弊端，如果用戶對于過壓保護的閾值設定不合理，及系統(tǒng)在運行中會出現(xiàn)較多的過壓，或較長時間過壓，此時IGBT器件會出現(xiàn)柵極被高壓損壞，或本應關斷的IGBT被動強行開通，出現(xiàn)上下管短路的狀態(tài)，損壞上下管IGBT。所以可以加入Vce檢測電路，實時檢測集電極電壓，制定保護策略。