高压IGBT模块2SD315AI-33的应用研究

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增大字体作者：佚名来源：本站整理发布时间：2009-01-10 22:44:52

级为１２００Ａ。根据ＦＺ１２００Ｒ３３ＫＦ１对驱动保护电路的要求以及２ＳＤ３１５ＡＩ－３３驱动模块的性能特点，笔者设计了ＩＧＢＴ的驱动保护电路，具体如图３所示。

该电路由输入保护、电源保护、上电复位、死区时间设定及与ＩＧＢＴ的接口电路几部分组成，该电路工作于半桥模式。以下分别予以介绍：

输入保护：通常驱动板通过引线与控制电路相连，因此，应对驱动电路的输入ＩｎｐｕｔＡ和ＩｎｐｕｔＢ给予适当地保护，以便在掉电或输入信号呈高阻时，输入端能够通过电阻Ｒｘ１接地。电容Ｃｘ１的作用是抑制输入端出现的短脉冲或有害的尖峰脉冲。该电路会产生大约１μｓ的信号延迟。

电源保护：在一定的情况下，如果驱动器外部发生短路（如ＩＧＢＴ毁坏或短路），则驱动模块内部的ＤＣ／ＤＣ变换器可能会导致电源线短路。故设计时在ＶＤＤ端增加了一个熔断器，以保证在出现故障时电路板不致毁坏。图中的１６Ｖ稳压管Ｚ２用于过压保护。

上电复位：由于上电后的错误信息总是保存在驱动模块的错误寄存器中，因此在驱动电路与控制电路分离的情况下，可通过图３连接于ＶＬ／Ｒｅｓｅｔ的上电复位电路进行复位。该电路同时还有欠压保护功能。ＶＤＤ＞１２．７Ｖ时，Ｚ１反向击穿，Ｑ１导通，Ｑ２截止，ＶＬ为高电平，驱动器开通；而当ＶＤＤ＜１２Ｖ时，Ｑ１截止，Ｑ２导通，ＶＬ为低电平，驱动器关断。另外，该复位电路还可保证在开启电源后的一个较短时间内使加于所有ＩＧＢＴ器件控制端上的电压均为低，以保证所有ＩＧＢＴ器件均处于关断状态。

与ＩＧＢＴ接口：当开通时，驱动电流经ＲＧ１和二极管ＤＧ流向ＩＧＢＴ，即开通电阻Ｒｏｎ＝ＲＧ１ 关闭时，由于二极管ＤＧ的单向导电性，门极经ＲＧ１和ＲＧ２放电即关断电阻Ｒｏｆｆ＝ＲＧ１＋ＲＧ２。这样就使得开通的ｄｉ／ｄｔ、ｄＶ／ｄｔ和关断的ｄＶ／ｄｔ可以分别控制，从而改善了开关过程，减少了开关损耗。

３．２设计中需要特别注意的问题

在任何时候都不能使过流检测管脚ＣＸ直接接到ＩＧＢＴ的集电极，而需通过二极管连接。其反向承受的峰值电压应超过逆变器直流侧电压的６０％，以防止高压串入驱动电路。

在管脚Ｖｉｓｏｘ和Ｌｓｘ之间需串接一个电阻和发光二极管以指示通道Ｘ的工作状态，在正常情况下，发光二极管发光，而在发生短路和欠压故障时，发光二极管熄灭。但由于制作工艺上的原因，管脚Ｌｓｘ对于干扰极为敏感，因此，在设计中若要指示状态，应把发光二极管接在电路板上尽量靠近输出端的地方，若不需状态指示，则必须把管脚Ｌｓｘ和ＣＯＭｘ短接。千万不要通过很长的引线将发光二极管引出，或者将Ｌｓｘ端悬空，否则会因电磁干扰的引入使整个电路不能正常工作。

电容ＣＧＥＸ是根据高压ＩＧＢＴ开通时的特殊性来实现开通时ｄｉ／ｄｔ、ｄＶ／ｄｔ的分别控制。选取时要反复调试，否则会使驱动输出信号发生振荡。

３．３门极驱动布线

门极驱动布线对防止潜在的振荡、减慢门极电压的上升、减少噪声损耗、降低门极电源电压或减少门极保护电路的动作次数有很大的影响。因此，门极布线的设计必须依从以下的原则：

（１）布线必须将驱动器的输出级和ＩＧＢＴ之间的寄生电感减至最低，这相当于把门极的连线和发射极的连线之间包围的环路面积减至最低。

（２）必须正确放置门极驱动板，以防止功率电路和控制电路之间的电感耦合。

（３）ＰＣＢ板的条线之间不宜太过靠近，否则ＩＧＢＴ的开关会使其相互电位改变，因为过高的ｄＶ／ｄｔ会通过寄生电容耦合噪声。

（４）安装时，为缩短连线，应把驱动板直接用螺丝拧在ＩＧＢＴ模块上。

图3 3300V/1200A IGBT的驱动电路

４　结论

通过以上介绍可知，高压ＩＧＢＴ驱动模块２ＳＤ３１５Ａ－３３具有以下优点：

（１）只需简单调整ＭＯＤ脚，就可使该电路在半桥模式和直接模式下运行。

（２）该驱动模块的接口非常简单，能处理所有从５Ｖ～１５Ｖ电平的逻辑信号。由于输入口内部有施密特触发器，它对输入端信号无特殊的边沿陡度要求，而且状态反馈输出端设计为集电极开路，因此，该电路可以适应任何电平逻辑。

（３）由于采用双极性的驱动电压（１５Ｖ），使得任何厂家的各种级别的ＩＧＢＴ模块都可安全运行；负偏置的使用使得电路的抗干扰能力大大增强，这样就很容易实现ＩＧＢＴ模块的并联。

（４）内部电压隔离使得即使是多个驱动模块，也可以共用一个驱动电源，这不但省去了人力和资金，而且电磁干扰程度也大大降低。