IGBT模块的驱动电路及参数选择.pdf

第10卷第2期兰州工业高等专科学校学报Vo1．10。No．2
2003年6月J~lmalofIan出lPolytechnicCollegeJun．，2003

文章编号：1009—2269(2003)02—0032—04

大功率IGBT模块的驱动电路及参数选择。

刘燕

(兰州工业高等专科学校电气工程系，甘肃兰州730050)

摘要：根据IGBT模块的工作特性介绍了三种栅极驱动电路，即分立元件组成的驱动电路、集成元
件组成的驱动电路、混合驱动电路，并讨论了栅极驱动正向电压、反向关断电压及RG参数的合理
确定。
关键词：IGBT；驱动电路；参数选择
中图分类号："IN710文献标识码：B

IG盯是M姗与双极晶体管的复合器件。它既有MOSFEF易驱动的特点，又具有功率晶体管电流
容量大等优点。IGBT以其独特的高耐压、大电流，较低的导通压降，优良的开关特性，使其具有很宽的应
用领域。IGBT频率特性介于M姗与功率晶体管之间，可正常工作于几十千赫频率范围内，特别在较
高频率的大、中功率应用中占据了主要地位。IGBT是电压控制型器件，输入电阻很大，工作时基本上不消
耗功率，但IGBT的栅源极间存在着较大的电容量(几千至上万皮法)。驱动脉冲电压的上升及下降沿需要
提供数安培的充放电电流，才能满足它开通和关断的动态要求，这使得它的驱动电路也必须输出一定的峰
值电流。IGBT作为一种大功率的复合器件，要保证它安全可靠高效地工作，驱动电路设计及驱动参数选
择是十分必要的。

1栅极驱动电路

IGBT模块的驱动电路对于IGBT的工作效率起着决定
性的作用。对驱动电路的要求是既要减小开关损耗，又要
求驱动波形好，振荡小，过冲小。IGBT工作于开关状态时，
必须对栅极进行充放电，充放电曲线如图1所示，可以看出
驱动IGBT需要一定的电荷量，也就是驱动电路必须提供一
定的驱动电压及驱动功率⋯1。
驱动电路必须具备两个功能：一是实现控制电路与被
驱动IGBT栅极的电隔离j二是提供合适的栅极驱动脉冲。
实现电隔离可采用脉冲变压器、微分变压器及光电耦合器。图1栅极电荷曲线
图2为采用光电耦合器构成的分立元件IGBT驱动电路。当输入控制信号时，光耦VLC导通，晶体管
V2截止，V3导通，经Vc、V3、RG输出+15V驱动电压，使IGBT开通。输入信号为零时，Ⅵ￡截止，V2，V4
导通，输出一10V电压，使IGBT截止。由于IGBT具有MOS栅极构造，在开关过程中，栅极电流用于给栅
极充、放电。在V3导通时，电源+Vlc通过RG对IGBT的栅极进行充电，在V4导通时，通过RG形成IGBT

·收稿日期：2003一O3—1O
作者简介：刘燕(1964一)。女。山东济宁人。副教授

第2期刘燕：大功率IGBT模块的驱动电路及参数选择·33·

栅极的放电通路。+15V和一10V电源需靠近驱动电路，驱动电路输出端及电源地端至IGBT栅极和源
极的引线应采用双绞线，长度最好不超过0．5m，以减小连线电感，抑制振荡电压。

1ov

T．．．LT．．．L

图2分立元件构成的驱动电路

图3为由集成电路"II2250构成的驱动电路。
TI-P250内置光耦的隔离电压可达2500V，上升
和下降时间均小于0．5，输出电流达0．5A，可直接
驱动50A／1200V以内的IGBT元件，外加推挽放大
晶体管后，可驱动电流容量更大的"IlYr250构
成的驱动器体积小，价格便宜，是不带过流保护的
IGBT驱动器中较理想的选择。
图4为由驱动模块EXB841构成的带短路保护
的驱动电路。
驱动模块EXB841中的光电耦合器对14～15端图3集成电路构成的驱动电路
的输入控制电路与1～3端输出电路及电源2～9端进
行隔离。当14～15端有正脉冲时，光耦导通，1～3端
输出脉冲幅值为+15V；当14～15端没有正脉冲时。
光耦截止，1～3端子间处于一10V偏压。2～9端和1

～9端的电容用于触发电源和1号输出端的平波。快
速二极管A34—10用于IGBT的短路保护，6号端子
经ERA34—10接至主回路IGBT的集电极。当IGBT“
发生短路(过电流)故障时，由ICA3F输出特性知道，UCE

将随急剧增大而增大。本来处于导通状态的ERA34图4电路混合模块组成的驱动电路

一10因此反向截止，驱动电路保护功能动作，输出触发电压从+15V下拉到+10V，IGBT能承受短路
的时间增长，从而允许变频器装置内硬件、特别是软件能有充分的时间去执行软关断保护。与此同时5号
端子所接的光电耦合器动作，耦合器的输出端接至控制电路，使之封锁住触发信号，保护了IGBT不继续导’
通。

·34·兰州工业高等专科学校学报第1O卷

2’驱动参数选择

2．1栅极