高压大功率IGBT驱动模块的技术特点.pdf

‘变频器世界’2007年6月系统应用
SvstemApplication

高压大功率IGBT驱动模块的技术特点
TheCharacteristicofHighVoltageandHighPowerIGBTDriver

歃通信学院电力工程系张黎
广州金升阳科技有限公司尹向阳
ZhangLiYinXiangyang
摘要：IGBT驱动模块对IGBT的功耗和可靠性会产生重要影响，对大功率IGBT驱动模块的技术特点作了详细的分
析，列出了设计的关键点，并介绍了大功率IGBT驱动模块的技术发展趋势。、
关键词：IGBT驱动器隔离型大功率
Abstract：ThelossesandthereliabilityofhighpowerIGBTaredependedonthecharacteristicofthedriver，Thecharacteristicof

thehighpowerIGBTdriverisanalyzed．Thedesignkeypointsarepresented．Thedevelopmenttrendofthehighpower

IGBTdriverisalsointroduced．

Keywords：IGBTdriverInsulatedHighpower
[中图分类号】TMl3l【文献标识码】B文章编号l561—0330(2007)06—0086～05

l引言提下，驱动器还要考虑灵活性、性能与价格之间的关系。
由于IGBT具有开关频率高、导通功耗小及门极控制由于IGBT电流容量和电压等级的不同，对其驱动器
方便等特点，在大功率变换系统中得到广泛的应用。在的技术要求也存在差异。在小功率应用中，由于驱动电
IGBT应用中，除其本身的技术水平以外，另一个要考虑流比较小，大多采用集成化的驱动器，而在大功率、高
的重要因素是其驱动器的设计是否合理与可靠。IGBT驱电压的应用中，比如：大功率UPS电源，高压变频器等，
动器作为功率电路和控制器之间的接口电路，对系统的功要求驱动器提供更大的驱动电流更高的隔离电压和更完
耗和可靠性等方面有着极大的关联，一个优化的驱动器在善的保护功能。本文针对目前市场上常用的大功率IGBT
功率变换系统中是不可或缺的，选择适当的驱动电路就和驱动模块，比如：Semikron公司的SKHI22和CONCEPT
变换器整体方案的可靠性紧密相关【l】。公司的2SD315A等，分析它们所共有的一些技术特点、
驱动器主要完成以下三个方面的功能，首先是驱动功设计要点以及未来大功率IGBT驱动技术的发展趋势。
能，为IGBT开关提供足够大的驱动电流，保证IGBT能
在其控制下可靠地开通和关断；其次是驱动器要具有保护功2技术特点分析
能，当IGBT发生短路或者过流时，驱动器能在最短的2．1完善的信号处理功能
时间关断IGBT，保护功率器件。另外，在高电压、大在高压大功率应用中，考虑到开关产生的强干扰和
功率的应用场合，驱动器作为控制电路与功率电路之间的IGBT的高成本等因素，确保IGBT驱动信号的可靠性非
连接桥梁，必须要具有电气隔离的功能，保证控制电路常重要。因此，大功率的IGBT驱动模块通常都具有完
不会受功率电路的干扰和影响。在满足上述三种功能的前善的驱动脉冲信号预处理功能，其目的是保证IGBT栅极

86ITheWorldofInverters

系统应用
S

的脉冲信号的可靠性。常见的驱动信号处理功能如下：2_2驱动信号的隔离传输方式
(1)双路脉冲互锁功能考虑高压大功率IGBT驱动器工作在高电压环境，为
当驱动模块输出两路脉冲信号分别控制同一桥臂上面了保证控制器不受高压侧的影响，驱动脉冲信号必须经过
的上、下两只IGBT时，如果驱动信号同时控制两只IGBT隔离后再传送到IGBT的栅极。通常的隔离方式有光隔离
导通，则会出现直通短路的现象，可能造成IGBT或其和磁隔离，光隔离又包括光耦隔离和光纤隔离，光耦隔
它器件的损坏。为了防止出现上述情况，在驱动模块的离方式由于隔离电压相对较低，存在传输延迟、老化和
内部设计了信号互锁电路，确保当输入两路脉冲信号同时可靠性等方面的问题，在直流母线电压超过800V的高压
为高时，两路输出同时为低电平，防止出现直通现象。应用场合很少采用。而采用脉冲变压器隔离方式(磁隔离)
当需要双路驱动信号独立控制时，也可以通过外部端子屏可以实现相对较高的隔离电压，而且变压器的可靠性高，
蔽互锁功能。传输延迟小，可以实现较高的开关频率，不存在老化的
(2)抑制窄脉冲功能问题，因此在高压IGBT驱动器中多数采用脉冲变压器作
由于控制电路或者干扰等原因造成的窄脉冲信号，通为隔离元件来完成驱动信号的隔离传输。
过驱动器加到IGBT的栅极，可能造成IGBT在短时间