1700V,200~300A IGBT的驅動和保護電路設計
在輸出端,R5和C7關系到IGBT開通的快慢和開關損耗,增加C7可以明顯地減小dic/dt。首先計算柵極電阻:其中ION為開通時注入IGBT的柵極電流。為使IGBT迅速開通,設計,IONMAX值為20A。輸出低電平VOL=2v。可得

C3是一個非常重要的參數,最主要起充電延時作用。當系統啟動,芯片開始工作時,由于IGBT的集電極C端電壓還遠遠大于7V,若沒有C3,則會錯誤地發出短路故障信號,使輸出直接關斷。當芯片正常工作以后,假使集電極電壓瞬間升高,之后立刻恢復正常,若沒有C3,則也會發出錯誤的故障信號,使IGBT誤關斷。但是,C3的取值過大會使系統反應變慢,而且在飽和情況下,也可能使IGBT在延時時間內就被燒壞,起不到正確的保護作用, C3取值100pF,其延時時間

在集電極檢測電路用兩個二極管串連,能夠提高總體的反向耐壓,從而能夠提高驅動電壓等級,但二極管的反向恢復時間要很小,且每個反向耐壓等級要為1000V,一般選取BYV261E,反向恢復時間75 ns。R4和C5的作用是保留HCLP-316J出現過流信號后具有的軟關斷特性,其原理是C5通過內部MOSFET的放電來實現軟關斷。圖3中輸出電壓VOUT經過兩個快速三極管推挽輸出,使驅動電流最大能達到20A,能夠快速驅動1700v、200-300A的IGBT。
3.3 驅動電源設計
在驅動設計中,穩定的電源是IGBT能否正常工作的保證。如圖4所示。電源采用正激變換,抗干擾能力較強,副邊不加濾波電感,輸入阻抗低,使在重負載情況下電源輸出電壓仍然比較穩定。

當s開通時,+12v(為比較穩定的電源,精度很高)電壓便加到變壓器原邊和S相連的繞組,通過能量耦合使副邊經過整流輸出。當S關斷時,通過原邊二極管和其相連的繞組把磁芯的能量回饋到電源,實現變壓器磁芯的復位。12v經過R1,D2給C1充電,其充電時間t1≈R1C2ln2;放電時間t2=R2C1ln2,充電時輸出高電平,放電時輸出低電平。所以占空比=t1/(t1+t2)。
變壓器按下述參數進行設計:原邊接+12v,頻率為60kHz,工作磁感應強度Bw為O.15T,副邊+15v輸出2A,-5v輸出1 A,效率n=80%,窗口填充系數Km為O.5,磁芯填充系數Kc為1,線圈導線電流密度d為3 A/mm2。則輸出功率
PT=(15+O.6)×2×2+(5+O.6)×1×2=64W。
變壓器磁芯參數

由于帶載后驅動電源輸出電壓會有所下降,所以,在實際應用中考慮提高頻率和占空比來穩定輸出電壓。
4 結語
本文設計了一個可驅動l700v,200~300A的IGBT的驅動電路。硬件上實現了對兩個IGBT(同一橋臂)的互鎖,并設計了可以直接給兩個IGBT供電的驅動電源。
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