标签: igbt驱动

我们都知道，电机驱动是IGBT的主要应用领域之一。有的同学可能会有这样的困惑： “IGBT本来就是驱动电机的，为什么它自己还需要一个驱动？IGBT驱动到底是做什么的？” 这个问题说来简单，就像《极简电力电子学》中所说：“IGBT本质上就是一个电子开关，就好比你家里墙上的开关，按一下，开关闭合，电灯亮起；再按一下，电灯熄灭。 当然，操作IGBT，不再是手，而是电子脉冲。高电平来临时，器件开通；低电平来临时，器件就关断。手动操作开关，可能一秒钟一两次，而我们的电子开关，一秒钟可以开关上万次，几十万次。 那么这时候问题来了： 控制IGBT电子脉冲从哪儿来？ 有的同学要举手了：我知道我知道！控制脉冲可以从MCU来！ 非常棒！你都会抢答了！ MCU就像我们的大脑，它控制我们身体的一举一动。但它发出的神经元信号非常微弱，根本无法按动开关。所以大脑需要把这个信号传送给手，由手部肌肉运动来产生一定的力量，摁下开关。IGBT的驱动就是控制IGBT的、灵巧又有力量的“手”。 那么，信号从MCU到IGBT驱动芯片，中间都经历了什么？ 首先 MCU的输出电流是mA级别，而IGBT需要的驱动电流可能达到几安培。IGBT驱动要完成的首要任务，就是作为一个放大器，放大电流。 其次 MCU输出电平一般是3.3V，而IGBT一般的驱动电压要达到15V。IGBT驱动需要把3.3V信号转成15V信号。而且这个15V，不是一般的15V。IGBT一般工作在桥式电路中。桥式电路会承受母线电压。当电路不开关时，桥式电路的中点会承受一半的母线电压；在上管开通时，中点电位与母线电压相同。 这时上管IGBT驱动的工作，就是要在几百伏或上千伏的母线电压基础之上，再生成一个15V的电压信号来。好比说MCU提供了一颗长在地上的小树苗，IGBT驱动的工作不光是要把小树苗变成大树，还要把它移植到高山上去。听起来是不是很厉害！ 最后 MCU 在低压侧，其供电电压一般为5V。IGBT在高压侧，母线电压可达几千伏。因为低压侧会有人机接口，所以绝对不能让高压侧高电压流窜到低压侧，给人体造成伤害！有的时候，IGBT驱动需要有一定的电气隔离能力，做为低压侧和高压侧之间的屏障，防止副边高压对原边操作的人体造成伤害。如果IGBT驱动不具有绝缘能力的话，绝缘屏障就要加在MCU与人机接口之间。 在有些应用场景下，驱动要提供丰富的保护功能。首先，驱动器要长出一双“眼睛”（故障检测），观察“电灯”（负载）或者“开关”（IGBT）运行是否正常。如果负载有异常，故障检测立刻发送信号给“大脑”MCU，MCU发指令给IGBT驱动，IGBT驱动关闭功率器件，避免炸机。我们把具有保护功能的IGBT驱动IC称为增强型驱动。IGBT驱动的保护功能包括欠压关断、短路保护、过压保护、过温保护、米勒钳位、软关断等。 这一类驱动，我们称之为增强型驱动芯片 英飞凌驱动芯片技术有两类：非隔离型和隔离型。非隔离型的驱动，使用的是level-shift电平转移技术，顾名思义，它能把平地上的“小树苗”移植到高山上去，但不具有绝缘能力。其中，SOI是一种特别的level-shift技术，它在绝缘的二氧化硅层上制作晶体管，杜绝了漏电流的产生，从而使驱动芯片具有很强的抗负压能力。 隔离型的驱动，既能完成电平转换，也具有原副边电气隔离的能力。市面上常见的隔离技术有光隔离，磁隔离，容性隔离。英飞凌隔离型驱动采用的是磁隔离技术，它使用两个线圈分别作为原边和副边的信号接收器，二氧化硅作为中间的绝缘层，又叫做无磁芯变压器技术。 说到这里，不知道大家有没有发现一个有趣的现象，整个电力系统就像是一个层层放大的套娃： MCU发出的mA级微弱信号，经IGBT驱动芯片放大到几安培，驱动芯片后面可能还有一个booster电路将驱动电流放大到十几安培，这个电流再经过IGBT，可以放大到几百安甚至几千安的，从而举起矿石，升起电梯，驱动高铁。 IGBT驱动是整个系统中至关重要的一环。 来源：英飞凌

IGBT器件的发射极和栅极之间是绝缘的二氧化硅结构，直流电不能通过，因而低频的静态驱动功率接近于零。但是栅极和发射极之间构成了一个栅极电容Cgs，因而在高频率的交替开通和关断时需要一定的动态驱动功率。小功率IGBI管的CGS一般在10-1OOpF之间，对于大功率的绝缘栅功率器件由于栅饭电容CGS较大（1-1OOnF甚至更大），因而需要较大的动态驱动功率。更由于漏极到栅极的密勒电容CCG，栅极驱动功率是不可忽视的。文章来源： http://www.igbt8.com/     IGBT删极电压可由不同的驱动电路产生，栅极驱动电路设计的优劣直接关系到由IGBT构成的系统长期运行的可靠性。正向栅极电压的值应该足够令1GBT产生完全饱和，并使通态损耗减至最小，同时也应限制短路电流和它所带来功率应力。当栅极电压为零时，IGBT处于断态。但是，为了保证IGBT在集电极-发射极电压上出现du/dt噪声时仍保持关断，必须在栅极上施加一个反向关断偏压，采用反向偏压还减少了关断损耗，所以设计合理的IGBT驱动电路显得尤为重要。理想的驱动电路应具有以下基本性能。     1 要求驱动电路为IGBT提供一定幅值的正反向栅极电压UGE。理论上UGEUGE(th)时,IGBT即可开通；当UGE太大时，可能引起栅极电压振荡，损坏栅极。正向UGE越大，IGBT器件的UCES越小，越有利于降低器件的通态损耗，但也会使IGBT承受短路电流的时间变短，并使续流二极管反向恢复过电压增大。因此正偏压要适当，-般不UGE超过+20V。关断IGBT时，必须为IGBT器件提供-5---15V的反向UGE，以便尽快抽取IGBT器件内部的存储电荷，缩短关断时间，提高IGBT的耐压和抗干扰能力。采用反偏压可减少关断损耗，提高IGBT工作的可靠性。   2 要求驱动电路具有隔离的输入、输出信号功能，同时要求在驱动电路内部信号传输无延时或延时很短。   3 要求在栅极回路中必须串联合适的栅极电阻RG，用以控制UGE的前后沿陡度，进而控制IGBT器件的开关损耗，RG增大，UGE前后沿变缓，IGBT开关过程延长，开关损耗增加；RG减小，UGE前后沿变陡，IGBT器件的开关损耗降低，同时集电极电流变化率增大。较小的栅极电阻使得IGBT开通时的di/dt变大，会导致较高的du/dt，增加了续流二极管恢复时的浪涌电压。因此，在设计栅极电阻时要兼顾到这两个方面的问题。因此，RG的选择应根据IGBT的电流容量、额定电压及开关频率来进行，一般取几欧姆到几十欧姆。   ④驱动电路位具有过压保护和du/dt保护能力。当发生短路或过流故障时，理想的驱动电路还应该具备完善的短路保护功能。 详情可参阅： http://www.igbt8.com/qd/

新能源、再生能源已成为全球关注的焦点，特别是在风能、太阳能发电等领域，采用高效率IGBT控制，得到了人们的关注。另外，对于智能电视控制、PPT演示等新兴领域，传统的遥控技术已无法满足消费者的需求。 IIC China 2013展会上，金领导科技(深圳)有限公司带来了可控制1700V/1200A级IGBT和面向风力、太阳能发电的IGBT栅极驱动板，以及6轴/9轴空中鼠标、迷你语音+空鼠+键盘遥控器、Android智能电视遥控器等最新技术方案。 金领导科技IIC China 2013展台。 金领导代理的东电电子零件有限公司（Inrevium）技术支援部经理王良金介绍，在采用IGBT的同时，对于驱动方面，高电压、大电流、正负电源的模拟控制以及高电压、大电流所需的耐压等技术要求，给人们的使用带来了很大制约。 东电电子针对这个技术障碍，解决并推出了一系列的IGBT驱动板产品。该产品在一块基板上集合了IGBT驱动的功能，使客户有充足的时间集中在整个系统的设计上。 他指出，东电电子此次大力推广的产品是TD-BD-IGFB-05K IGBT驱动板。该产品具有2级软关断，提供短路保护和欠压保护，并采用负电源来防止IGBT不必要的导通。输入电源可在15~24V自动选择。输出功率和电压分别为3.8W和17V/-8.5V，输出峰值电流为20A。输入/输出采用光纤信号，绝缘耐压(60秒)达5000V。该产品适用于太阳能发电、风力发电、工业用逆变器及温度加热器等设备装置。客户可根据自己的需求来变更栅极电阻。 东电电子TD-BD-IGFB-05K IGBT驱动板。 另外，该产品采用pin-to-pin设计，在电路板上引出了6个端子，直接与IGBT对应。这样便能够省去引线带来的工作，节省安装时间。 金领导代理的另外一家公司——天王国际科技有限公司（Draco），则在现场演示了手势运动识别/空中飞鼠技术。空中飞鼠在其中加入了双轴陀螺仪和加速度传感器，并通过2.4GHz无线射频与笔记本电脑通信。 Draco公司空中飞鼠方案。 这种产品能够做到光标即时响应，具有运动补偿功能，从而防止抖动，使光标移动更加稳定。它还具有姿势自动校正功能，能够识别手腕上下运动，左右翻转，无需按键即可轻松控制播放、暂停、音量和切换等操作。2.4GHz射频通信能够有效消除光标延迟和距离限制，相应距离长达10m，并且不会被干扰。 演示遥控器观众现场体验。 该公司现场技术人员表示，手势运动识别技术大大优于根据机械回转仪的光标空中解决方案，可提供更快速、精确的光标控制，易于使用，是演讲、演示PPT等的理想助手。