驱动电路的作用是将单片机输出的脉冲进行功率放大

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1、驱动电路的作用是将单片机输出的脉冲进行功率放大，以驱动IGBT.保证IGBT的可靠工作，驱动电路起着至 关重要的作用,对IGBT驱动电路的基本要求如下：(1) 提供适当的正向和反向输出电压，使IGBT可靠的开通和关断(2) 提供足够大的瞬态功率或瞬时电流，使IGBT能迅速建立栅控电场而导通(3) 尽可能小的输入输出延迟时间 ,以提高工作效率.(4) 足够高的输入输出电气隔离性能,使信号电路与栅极驱动电路绝缘 .(5) 具有灵敏的过流保护能力 .第一种驱动电路 EXB841/840EXB841工作原理如图1,当EXB841的14脚和15脚有10mA的电流流过1us以后IGBT正常开通,VC E下

2、降至3V左右,6脚电压被钳制在8V左右，由于VS1稳压值是13V,所以不会被击穿,V3不导通,E点的 电位约为20V,二极管VD,截止,不影响V4和V5正常工作当14脚和15脚无电流流过,则V1和V2导通,V2的导通使V4截止、V5导通,IGBT栅极电荷通过V5 迅速放电，引脚3电位下降至0V,是IGBT栅一射间承受5V左右的负偏压,IGBT可靠关断，同时VCE的迅速 上升使引脚6“悬空”.C2的放电使得B点电位为0V,则V S1仍然不导通,后续电路不动作,IGBT正常关断如有过流发生,IGBT的V CE过大使得VD2截止，使得VS1击穿,V3导通,C4通过R7放电,D点电位下 降,从而使IG

3、BT的栅一射间的电压UGE降低，完成慢关断,实现对IGBT的保护.由EXB841实现过流保护 的过程可知,EXB841判定过电流的主要依据是6脚的电压,6脚的电压不仅与VCE有关，还和二极管VD2 的导通电压Vd有关.典型接线方法如图 2,使用时注意如下几点 :a、IGBT栅-射极驱动回路往返接线不能太长(一般应该小于1m),并且应该采用双绞线接法，防止干扰b、由于IGBT集电极产生较大的电压尖脉冲，增加IGBT栅极串联电阻RG有利于其安全工作但是栅极电 阻RG不能太大也不能太小，如果RG增大,则开通关断时间延长，使得开通能耗增加;相反，如果RG太小，则使 得 di/dt 增加 , 容易产生误

4、导通 .c、 图中电容C用来吸收由电源连接阻抗引起的供电电压变化，并不是电源的供电滤波电容，一般取值为47F.d、6脚过电流保护取样信号连接端 ,通过快恢复二极管接 IGBT 集电极.e、14、 15接驱动信号,一般 14脚接脉冲形成部分的地,15脚接输入信号的正端,15 端的输入电流一般应该小于20mA,故在15脚前加限流电阻f、为了保证可靠的关断与导通 ,在栅射极加稳压二极管 .第二种 M57959L/M57962L 厚膜驱动电路M57959L/M57962L厚膜驱动电路采用双电源(+15V,-10V)供电,输出负偏压为-10V,输入输出电平与TTL电平兼容，配有短路/过载保护和封闭性短路

5、保护功能,同时具有延时保护特性其分别适合于驱动1200V/1 00A、 600V/200A 和 1200V/400A、 600V/600A 及其以下的 IGBT.M57959L/M57962L 在驱动中小功 率的IGBT时，驱动效果和各项性能表现优良，但当其工作在高频下时，其脉冲前后沿变的较差，即信号的最大 传输宽度受到限制.且厚膜内部采用印刷电路板设计,散热不是很好,容易因过热造成内部器件的烧毁 .日本三菱公司的M57959L集成IGBT专用驱动芯片它可以作为600V/200A或者1200V/100A的IGBT 驱动其最高频率也达40KHZ,采用双电源供电(+15V和-15V)输出电流峰值为

6、2A,M57959L有以下特点:(1) 采用光耦实现电器隔离,光耦是快速型的,适合 20KHz 左右的高频开关运行,光耦的原边已串联限流电阻, 可将5V电压直接加到输入侧(2) 如果采用双电源驱动技术，输出负栅压比较高，电源电压的极限值为+18V/-15V, 一般取+ 15V/-10V.(3) 信号传输延迟时间短，低电平一高电平的传输延时以及高电平一低电平的传输延时时间都在1.5ps以下.(4)具有过流保护功能.M57962L通过检测IGBT的饱和压降来判断IGBT是否过流，一旦过流,M57962L 就会将对 IGBT 实施软关断,并输出过流故障信号 .(5) M57959的内部结构如图所示，

7、这一电路的驱动部分与EXB系列相仿,但是过流保护方面有所不同.过流 检测仍采用电压采样，电路特点是采用栅压缓降，实现IGBT软关断，避免了关断中过电压和大电流冲击；另外, 在关断过程中,输入控制信号的状态失去作用,既保护关断是在封闭状态中完成的.当保护开始时,立即送出故 障信号,目的是切断控制信号,包括电路中其它有源器件 .第三种 2SD315A 集成驱动模块集成驱动模块采用+15V单电源供电，内部集成有过流保护电路,其最大的特点是具有安全性、智能性与易用 性.2SD315A能输出很大的峰值电流(最大瞬时输出电流可达15A),具有很强的驱动能力和很高的隔离电 压能力(4000V).2SD315

8、A具有两个驱动输出通道，适合于驱动等级为1200V/1700V极其以上的两个单 管或一个半桥式的双单元大功率IGBT模块.其中在作为半桥驱动器使用的时候,可以很方便地设置死区时间.2SD315A内部主要有三大功能模块构成，分别是LDI(Logic To Driver In terface,逻辑驱动转换接口)、I GD(Intelligent Gate Driver,智能门极驱动)和输入与输出相互绝缘的DC/DC转换器.当外部输入PWM 信号后，由LDI进行编码处理，为保证信号不受外界条件的干扰，处理过的信号在进入IGD前需用高频隔离变 压器进行电气隔离从隔离变压器另一侧接收到的信号首先在IGD

9、单元进行解码,并把解码后的PWM信号进 行放大(15V/15A)以驱动外接大功率IGBT.当智能门极驱动单元IGD内的过流和短路保护电路检测到I GBT发生过流和短路故障时,由封锁时间逻辑电路和状态确认电路产生相应的响应时间和封锁时间,并把此 时的状态信号进行编码送到逻辑控制单元LDI.LDI单元对传送来的IGBT工作状态信号进行解码处理，使之 在控制回路中得以处理.为防止2SD315A的两路输出驱动信号相互干扰，由DC/DC转换器提供彼此隔离的 电源供电.2SD315 使用时注意事项 :a、工作模式驱动模块的模式选择端MOD外接+ 15V电源，输入引脚RC1和RC2接地，为直接工作模式.逻辑

10、控制电平采 用+ 15V,信号输入管脚InA、InB连接在一起接收来自单片机的脉冲信号.2SD315A的SO1和SO2两只 管脚输出通道的工作状态 .当MOD接地时,MOD接地通常半桥模式都是驱动一个直流母线上的一个桥臂，为避免上下桥臂直通必须设 置死区时间，在死区时间里两个管子同时关断因此,RC 1, RC2端子必须根据要求外接RC网络来产生死区 时间,死区时间一般可以从100n,到几个ms.图中所示的RC 1, RC2分别连接lOk.的电阻和100pF的电 容,这样产生的死区时间大约是 500ns.b、端口 VL/Reset这个端子是用来定义具有施密特性质的输入InA和InB的，使得输入在

11、2/3VL时开通,在I/3 VL时作为 关断信号当PWM信号是TTL电平时，该端子连接如图3-5所示,当输入InA和InB信号为15V的时候，该 端子应该通过一个大约1K左右的电阻连接到+ + 15V电源上，这样开启和关断电压分别应该是lov和5V.另 外，输入UL/Reset端还有另外的功能：如果其接地,则逻辑驱动接口单元I.DI001内的错误信息被清除 c 、门极输出端门极输出Gx端子接电力半导体的门极,当SCALE驱动器用15V供电的时候，门极输出土 15V.负的门极电 压由驱动器内部产生.使用如图 3-6结构的电路可以实现开通和关断的速度的不一样 ,增加了用户使用的灵活 性.d、布局和

12、布线驱动器应该尽可能近的和功率半导体放在一起 ,这样从驱动器到电力晶体管的引线就会尽可能的短 ,一般 来说驱动器的连线尽量不要长过10厘米同时一般要求到集电极和发射极的引线采用绞合线，还有可以在IG BT的门极和发射极之间连接一对齐纳稳压二极管（1518V）来保护IGBT不会被击穿VCC(LDI)l_ ;1-|驱动模块的模式选择端MOD外接+ 15V电源，输入引脚RC1和RC2接地，为直接工作模式.逻辑控制电平采 用+ 15V,信号输入管脚InA、InB连接在一起接收来自单片机的脉冲信号，进行同步控制.2SD315A的SO1 和SO2两只管脚外接三极管和光耦用来向单片机输出两输出通道的工作状态

13、，其输出端结构皆为集电极开路 输出，可以通过外接上拉电阻以适用于各种电平逻辑在管脚SOI、SO2和电源之间，以及VisoX和LSX之 间加发光二极管进行故障指示正常情况下SO1和SO2输出皆为高电平,上电后D3和D4先亮，延时几秒后 熄灭，同时D8和D15发亮.当检测到故障信号时,SO1和SO2的输出电平被拉低到地,即D3和D4发亮， 同时D8和D15闪烁.2SD315A是通过监测UCE(sat)来判断回路是否短路和过流，当检测到一路或两路发 生过流现象时,检测电路会把异常状态回馈到驱动模块 ,驱动模块内部会产生一个故障信号并将它锁存 ,锁存 时间为1s,在这段时间内,驱动模块不再输出信号，而是将两组IGBT及时关断予以保护同时，状态输出管脚S O1和SO2的高电平被拉低，光耦TLP521导通，两路状态信号通过或门74LS32送给单片机为防止因关断 速度太快在IGBT的集电极上产生很高的反电动势，在门极输出端采用如图3.11所示的电路结构实现开通和 关断速度的不同.开通时门极电阻为3.4Q,关断时电阻为6.8Q,二极管采用快恢复型，这样就使关断速度下降到安全水平.TLP5I1-1TLPil-l2SD315A宜摄棋式外围电路