IGBT培训讲稿.ppt

1、庞忠浩2012/08/24,IGBT驱动培训讲稿,STEP 002527,目录,第一讲 驱动电路基本要求 第二讲 关键器件选择 第三讲 我公司目前使用的驱动电路分析 4-1 5.5kw-22kw使用的驱动电路分析 4-2 30kw以上使用的驱动电路分析 4-3 高压/伺服/690V驱动电路分析,第一讲 IGBT驱动电路的基本要求,对于用来驱动IGBT 的电路而言, 应根据栅极对驱动信号的要求, 而具备下列一些性质: 1) 一个理想的驱动电路应具有较强的动态驱动能力； 2) 能向IGBT 提供适当的正向或反向栅压； 3) 驱动电路应有足够的输入输出电隔离能力； 4) 理想的驱动电路要求输入输出信

2、号传输无延时； 5) 驱动电路应具有一些基本的保护功能和自保护功能。,1)、驱动能力计算 计算平均电流: IoutAV = Pg / U U =（ +Vg + |-Vg|） 根据公式 Pg = E * fsw = Qg * U * fsw IoutAV = Qg * fsw Qg可以通过datasheet或者计算获得 Qg= U*Cin 计算峰值电流: 计算在最小的门极电阻情况下的峰值驱动电流 Ig.puls U / （Rg + Rint） 当加入的Cg电容较大时要重新平均电流和峰值电流。 驱动器的总功率 P=Pg+Ps Ps为驱动电路的功率。,2) 能向IGBT 提供适当的正向或反向栅压；

3、英飞凌FP75R12KT4,不同Vge时Vce与Ic的变化关系,负压是为了让IGBT GS间的PN结反偏，使IGBT可靠关断关断，当成本遇到压力或者设计有困难时，可以采取0电压关断。 正压范围1315V 负压范围-2-10V （为什么？） 驱动电平十 Uge 也必须综合考虑。 Uge 增大时， IGBT 通态压降和开通损耗均下降，但负载短路时的 Ic 增大， IGBT 能承受短路电流的时间减小，对其安全不利，因此在有短路过程的设备中 Uge 应选得小些，一般选 13 15V 。 在关断过程中，为尽快抽取 PNP 管的存储电荷，须施加一负偏压 Uge, 但它受 IGBT 的 G 、 E 间最大反

4、向耐压限制，一般取 -2v -10V,3) 驱动电路应有足够的输入输出电隔离能力,为了保护弱电控制系统远离高压，电气隔离是必须的。隔离可以通过以下方式实现： -光藕 -脉冲变压器 （什么情况下弱电控制系统 可以与高压不需隔离？）,4) 理想的驱动电路要求输入输出信号传输无延时,光电耦合器的优点是体积小巧，缺点是反应较慢，因而具有较大的延迟时间(高速型光电耦合器一般也大于500ns)。,5) 驱动电路应具有一些基本的保护功能和自保护功能,IGBT栅极过压保护电路 静电聚积在栅极电容上引起过压 电容密勒效应引起的栅极过压。 集电极与发射极间的过压保护电路 施加到IGBT的集电极一发射极间的直流电压

5、过高 另一种为集电极一发射极间的浪涌电压过高。,IGBT过流短路保护电路 IGBT过流保护的分类 IGBT的过流保护电路可分为两类：一类是低倍数（1.21.5倍）的过载保护；另一类是高倍数(可达810倍)的短路保护。 过载保护只要靠软件保护 短路保护是要靠硬件封锁PWM驱动信号。饱和压降小于2V的IGBT允许承受的短路时间小于5us，而饱和压降为3V的IGBT允许承受的短路时间可达15us，45V时可达30us以上,1、栅极电阻阻值选取 一般而言，最优的栅极电阻值将介于IGBT 数据表中所列的值和大约两倍于数据表中所列值之间。这适用于大多数的应用。大概的电阻值（即两倍的数据表值），可被看作是优

6、化的起点。 目前的第四代IGBT 英飞凌推荐：Ron=Roff=(1.52.5)Rg 富士推荐： Ron=(2.5-10)Rg，Roff=(2.55)Rg，并且Cg=Cies 此处的推荐紧紧是初始电路设计时的参考值，后期的测试验证结果才是最终的优化的阻值。 2、栅极电阻功率的计算 （栅极电阻_选择原则与应用的 6-8页）,第二讲 关键器件选择,3、栅极电阻的选取 1)、Rg对开通影响大，表现在以下几个方面： - 开通能耗（Eon） - IGBT的电流尖峰（续流二极管的反向恢复电流） - dv/dt 2)、 Rg对关断影响不明显，表现在以下几个方面： - 关断能耗（Eoff） - di/dt（主

7、要由芯片技术决定，Rg很大时才有影响） - dv/dt 3)、 Rg对开通和关断延时都有影响,不同Rg时开通波形比较,不同Rg时开关损耗曲线,不同Rg时关断波形比较,寄生密勒电容引起的现象,形成过程： 由于半桥中的某个管导通导致另外一个IGBT上的电压Vce发生变化，进而通过Cies电容形成充电电流Ig。在该管驱动回路中关断电阻Rgoff上形成电压降，导致该波形的出现。,解决方案： 1）Rgon的增加，等效降低dv/dt变化率，减小Ig； 2）Rgoff的减小，等效降低电压降。或者Rgon，Rgoff分开，不要共用； 3）增加Cge电容来提升门极抗dv/dt变化能力。 因此： 最终Rg的确定有

8、关于 ： IGBT的功耗/发热 开关频率 EMC（EMI EMS） 栅极Vge的影响 死区时间等,第三讲 我公司目前使用的驱动电路分析,如何选取合适的驱动电路 1、小功率的IGBT驱动 220V AC - - - -自举IGBT驱动, 高频脉冲变压器, 直流电压驱动 400V AC - - - - 采用简单光藕的新型自举IGBT驱动器 2、中等功率的IGBT驱动 400V AC - - - - 采用自举供电的光藕 690V AC - - - - 隔离的脉冲变压器以及复杂的IGBT驱动系统 3、大功率IGBT驱动 采用隔离变压器的IGBT驱动 采用Vce饱和压降进行过流检测和管理的IGBT驱动系统，包括软关断动作， 以及分别采用不同的门极电阻进行开通和关断。,第三讲 我公司目前使用的驱动电路分析,400V 5.5KW-355kw驱动电路分析 打开5.5kw ，22kw，75kw,355kw驱动进行分析比较 1、电源路数，采用4路电源。 2、光耦的选择非常重要，稳定性，功能（是否满足需求），性价比。 3、采用不同的光耦，查看光耦的参数，如何计算驱动光耦电流，光耦的驱动能力，响应速度等参数。光耦是否为轨对轨，决定了电源电压。 4、并联驱动时注意哪些东