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IGBT驅動電路簡介
IGBT（絕緣柵雙極型晶體管）驅動電路是驅動IGBT模塊以能讓其正常工作，并同時對其進行保護的電路。IGBT在電力電子領域中已廣泛，在實際使用中除IGBT自身外，IGBT 驅動器的作用對整個換流系統來說同樣至關重要。IGBT驅動器的選擇及輸出功率的計算決定了換流系統的可靠性。驅動器功率不足或選擇錯誤可能會直接導致 IGBT 和驅動器損壞。本詞條將著重介紹IGBT驅動電路的設計技巧。

IGBT驅動電路設計時的器件型號選擇

1）IGBT承受的正反向峰值電壓

考慮到2-2.5倍的安全系數，可選IGBT的電壓為1 200 V。

2）IGBT導通時承受的峰值電流。

額定電流按380 V供電電壓、額定功率30 kVA容量算。

對于大功率IGBT，選擇驅動電路基于以下的參數要求：器件關斷偏置、門極電荷、耐固性和電源情況等。門極電路的正偏壓VGE負偏壓-VGE和門極電阻RG的大小，對IGBT的通態壓降、開關時間、開關損耗、承受短路能力以及dv／dt電流等參數有不同程度的影響。門極驅動條件與器件特性的關系見表1。柵極正電壓 的變化對IGBT的開通特性、負載短路能力和dVcE／dt電流有較大影響，而門極負偏壓則對關斷特性的影響比較大。在門極電路的設計中，還要注意開通特性、負載短路能力和由dVcE／dt 電流引起的誤觸發等問題（見表1）。


表1 IGBT門極驅動條件與器件特性的關系

由于IGBT的開關特性和安全工作區隨著柵極驅動電路的變化而變化，因而驅動電路性能的好壞將直接影響IGBT能否正常工作。為使IGBT能可靠工作。IGBT對其驅動電路提出了以下要求。

1）向IGBT提供適當的正向柵壓。并且在IGBT導通后。柵極驅動電路提供給IGBT的驅動電壓和電流要有足夠的幅度，使IGBT的功率輸出級總處于飽和狀態。瞬時過載時，柵極驅動電路提供的驅動功率要足以保證IGBT不退出飽和區。IGBT導通后的管壓降與所加柵源電壓有關，在漏源電流一定的情況下，VGE越高，VDS儺就越低，器件的導通損耗就越小，這有利于充分發揮管子的工作能力。但是， VGE并非越高越好，一般不允許超過20 V，原因是一旦發生過流或短路，柵壓越高，則電流幅值越高，IGBT損壞的可能性就越大。通常，綜合考慮取+15 V為宜。

2）能向IGBT提供足夠的反向柵壓。在IGBT關斷期間，由于電路中其他部分的工作，會在柵極電路中產生一些高頻振蕩信號，這些信號輕則會使本該截止的IGBT處于微通狀態，增加管子的功耗。重則將使調壓電路處于短路直通狀態。因此，最好給處于截止狀態的IGBT加一反向柵壓f幅值一般為5～15 V），使IGBT在柵極出現開關噪聲時仍能可靠截止。

3）具有柵極電壓限幅電路，保護柵極不被擊穿。IGBT柵極極限電壓一般為+20 V，驅動信號超出此范圍就可能破壞柵極。

4）由于IGBT多用于高壓場合。要求有足夠的輸人、輸出電隔離能力。所以驅動電路應與整個控制電路在電位上嚴格隔離，一般采用高速光耦合隔離或變壓器耦合隔離。

5）IGBT的柵極驅動電路應盡可能的簡單、實用。應具有IGBT的完整保護功能，很強的抗干擾能力，且輸出阻抗應盡可能的低。

驅動電路的設計

隔離驅動產品大部分是使用光電耦合器來隔離輸入的驅動信號和被驅動的絕緣柵，采用厚膜或PCB工藝支撐，部分阻容元件由引腳接入。這種產品主要用于IGBT的驅動，因IGBT具有電流拖尾效應，所以光耦驅動器無一例外都是負壓關斷。

圖1為M57962L內部結構框圖，采用光耦實現電氣隔離，光耦是快速型的，適合高頻開關運行，光耦的原邊已串聯限流電阻（約185 Ω），可將5 V的電壓直接加到輸入側。它采用雙電源驅動結構，內部集成有2 500 V高隔離電壓的光耦合器和過電流保護電路、過電流保護輸出信號端子和與TTL電平相兼容的輸入接口，驅動電信號延遲最大為1.5us。

M57962L的結構框圖

當單獨用M57962L來驅動IGBT時。有三點是應該考慮的。首先。驅動器的最大電流變化率應設置在最小的RG電阻的限制范圍內，因為對許多IGBT來講，使用的RG 偏大時，會增大td（on ）（導通延遲時間）， t d（off） （截止延遲時間），tr（上升時間）和開關損耗，在高頻應用（超過5 kHz）時，這種損耗應盡量避免。另外。驅動器本身的損耗也必須考慮。

如果驅動器本身損耗過大，會引起驅動器過熱，致使其損壞。最后，當M57962L被用在驅動大容量的IGBT時，它的慢關斷將會增大損耗。引起這種現象的原因是通過IGBT的Gres（反向傳輸電容）流到M57962L柵極的電流不能被驅動器吸收。它的阻抗不是足夠低，這種慢關斷時間將變得更慢和要求更大的緩沖電容器應用M57962L設計的驅動電路如下圖。

IGBT驅動電路

電源去耦電容C2 ～C7采用鋁電解電容器，容量為100 uF／50 V，R1阻值取1 kΩ，R2阻值取1.5kΩ，R3取5.1 kΩ，電源采用正負l5 V電源模塊分別接到M57962L的4腳與6腳，邏輯控制信號IN經l3腳輸入驅動器M57962L。雙向穩壓管Z1選擇為9.1 V，Z2為18V，Z3為30 V，防止IGBT的柵極、發射極擊穿而損壞驅動電路，二極管采用快恢復的FR107管。

多路輸出IGBT驅動電路的設計

附件介紹了大功率IGBT的驅動原理及工作特性，設計了一種高可靠可維護具有四路驅動信號輸出的高電壓大功率IGBT驅動電路，給出了電路的原理圖和關鍵參數設計原理及相關波形。

多路輸出的IGBT驅動電路的設計

驅動電路原理圖及工作原理
根據實際需要設計的驅動電路如圖４所示，其工作原理為：PWM控制芯片輸出的兩路反相PWM 信號經元件組成的功率放大電路放大之后，再經脈沖變壓器隔離耦合輸出4路驅動信號。4路驅動信號根據觸發相位分為相位相反的兩組。驅動信號1與驅動信號3同相位，驅動信號2與驅動信號４同相位。該電路采用脈沖變壓器實現了被控IGBT高電壓主回路與控制回路的可靠隔離，IGBT 的GE間的穩壓管用于防止干擾產生過高的ＵＧＥ而損壞IGBT的控制極。與MOSFET一樣，負偏壓可以防止母線過高ｄｕ／ｄｔ造成門極誤導通。但只要控制好母線電壓瞬態過沖，可不需要IGBT的負偏壓。此電路中，脈沖變壓器次級接相應電路將驅動波形的負脈沖截去，大大減少了驅動電路的功耗。

關于IGBT驅動電路問答

Q1，請問IGBT的驅動電路一般是自己搭建還是買現成的？？ 現在已經選好了一個IGBT模塊，請問如果要自己搭建驅動電路的話，需要哪些原件？？有沒有統一的電路圖？？


答:大功率IGBT，需要大功率的驅動電路，一般要求能提供（+-）15V以上，電流1A以上，前后沿陡的控制信號，達不到要求，會發熱或燒毀。要根據你的功率和頻率設計驅動電路。

Q2，請問具體的電路圖應該是怎么樣的？？有一般可以套用的形式么？
答:頻率多少？電壓多高？功率多大？電流幾何？IGBT型號？
自己搭，可參照OCL電路，半橋推動，可用SP2110.(約10元）PWM，可有驅動模塊（IGBT廠家有推薦）

Q3，用的是西門康的igbt模塊SKM400GA123D 就是電流400A Vce 1200V的 然后頻率能到百Khz就行了~~~
答:這么大的模塊，如此高的頻率，可能還是廠家推薦的好。自己做，有些難度。

Q4，你好 是不是指那些現成的IGBT驅動板？？
答:是的，可能有點貴。