原创 大功率igbt驱动电路工作原理 三款大功率igbt驱动电路应用场景介绍

功率igbt驱动电路工作原理 

1.基本原理：

大功率IGBT驱动电路的基本原理是通过控制电压和电流信号，实现对IGBT模块的开关操作。驱动电路通过适当的信号调节和放大，向IGBT的门极提供足够的电压和电流，使其可控地导通或截止。通过合理的时间序列控制，实现精确的开关操作，从而实现高效率的功率转换。

2.主要组成部分：

（a）隔离放大器：大功率IGBT驱动电路通常使用隔离放大器来提供隔离和信号放大功能。隔离放大器通过光耦或磁耦等方式，实现输入信号与输出信号之间的电气隔离，防止噪声和干扰传播。它还能够放大输入信号，以提供足够的驱动功率。

（b）门极驱动电路：门极驱动电路是大功率IGBT驱动电路的核心部分。它通过隔离放大器输出的信号来控制IGBT的开关操作。门极驱动电路通常包括反相器、级联放大器、电流源、电压稳定器等组件。其中，反相器用于将输入信号翻转，级联放大器用于放大信号的电流和电压，电流源和电压稳定器保证驱动信号的稳定性和一致性。

（c）电源电路：大功率IGBT驱动电路需要一个稳定的电源来提供驱动信号所需的电能。电源电路负责将输入电源转换为适当的电压和电流，以满足驱动电路的工作要求。它通常包括整流、滤波和稳压等部分，确保驱动电路获得稳定可靠的电源供应。

3.信号传输和保护机制：

 大功率IGBT驱动电路中的信号传输和保护机制起着重要的作用，用于确保信号的可靠传输和保护驱动电路和IGBT模块的安全运行。常见的信号传输机制包括光耦隔离、差分传输等，通过这些方式可以有效地传输信号并提高抗干扰能力。同时，保护机制包括过流保护、过温保护、过压保护和短路保护等，通过检测异常情况并及时采取措施来防止驱动电路和IGBT模块受损。

三款大功率igbt驱动电路应用场景

1、Infineon驱动保护电路

Infineon公司是出界上著名的半导体生产商，其生产的“EUPEC”IGHT在世界范围内占有很大部分份额。其配套生产的EiceDriver系列IGBT驱动器也在工业领域广泛应用。对于大功率IGBT驱动保护，Infineon于2003年推出2ED300C17-S/ST驱动器，它可以驱动3600A、1700V以下两单元IGBT模块。

采用脉冲变压器隔离，内部集成DC/DC开关电源，单通道最大输出功率位4W，采用开环控制。驱动模块有直接和半桥两种工作模式。栅板驱动电压为±15V。内部采用MOSFET三极管达林顿推挽式放大电路，最大可输出±30A驱动电流。驱动器内部有欠压保护、过流短路保护（Vcesat检测），通过外接电路，可以实现软关断、过电压有源钳信功能。图1为2ED300C17-S/ST的电路框图。

2、Concept驱动保护电路

Concept公司是世界上著名的IGBT驱动器专业生产商。在1999年之前，Concept公司的驱动器都是分立元器件构成，在1999年之后，Concept公司把输入侧关键电路和输出侧关键电路进行了集成，在输入侧形成LDl（LogicDigitalTnterface）集成模块，在输出侧形成IGD（集成模块，并广泛使用SCALE（Scaleable-Compact-Allpurpose-Lowcost-Easytouse）技术。对于大功率IGBT驱动保护，concept推出2SD300C17驱动器，功能和infineon的2ED300C17-S/ST兼容，但元件数节省了63%。电气隔离采用脉冲变压器，驱动信号经频调制后经脉冲变压器传输。到于单模块，有ISD1548AI驱动器，最大驱动电流可达±48A。在1SD536F2驱动模块，电路内部设计了有源钳位电路，以保护IGBT浪涌过电压。图2为Concept2SD300C17驱动器框图。

3、Semikron驱动保护电路

Semikron公司是世界上著名的半导体生产商，对于Semikron电压小于1200V的两单元IGBT模块驱动，semikron有SKHI21A（R），SKHI22A/B（R）驱动器。上述驱动模块采用脉冲变压器隔离、一路电源输入、内部集成DC/DC开关电源。SKHl21A（R）和SKH122A/B（R）的主要区别是前者输出栅极关断电压是0V，后者是-7V，用-Vge（-5V~-15V）使IGBT更可靠，有利于防止误导通。还可选用即插即用模块，如SKHT23/12（R）。对于电压小于1700V的两单元IGBT模块驱动，semikron有SKHI22A/BH4（R）或SKHI24（R）驱动器，上述驱动模块采用脉冲变压器隔离、一路电源输入、内部集成DC/DC开关电源。前者输出栅极关断电压是-7V，输出峰值电流为8A，后者输出栅极关断电压是-8V，输出峰值电流为15A。还可选用即插即用模块，如SKHTI23/17（R）。新推出的SemikronSkyper系列驱动模块，采用脉冲变压器隔离、一路电源输入、内部集成DC/DC开关电源、输出栅极电压为-7V或-15V。Skyper52驱动器为双通道驱动器，栅极驱动电压为±15V，单通道最大输出功率可达9W，输出峰值电流可达50A，具有退饱和检测、有源栅极控制以及温度检测，并且可以直接插接在PCB板上。图3为SemikronSkyper52驱动器框图。

总之，这三款大功率IGBT驱动电路都在工业领域中得到了广泛应用，具有不同的特点和功能，可以根据具体应用需求选择合适的驱动电路。