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1、基于PC929的IGBT驅動和保護電路設計訾振寧郝瑞祥游小杰鄭瓊林（北京交通大學電氣工程學院北京100044）摘要：本文根據(jù)IGBT器件特性總結了驅動電路的設計要求。采用PC929設計了一種簡單、實用的IGBT驅動電路，分析了保護電路的性能。進行的正常開通關斷實驗和故障保護實驗表明，該電路可滿足IGBT驅動的要求，并具有可靠的保護功能。關鍵詞：IGBT；驅動電路；保護電路PC929-basedDriveandProtectionCircuitforIGBTZiZhenningHaoRuixiangYouXiaoj
2、ieTrillionQZheng(SchoolofElectricalEngineering,BeijingJiaotongUniversity,Beijing100044,China)Abstract:IGBTdrivecircuitdemandofthedesignareconcludedinthispaper,accordingtotheIGBTcomponentcharacteristics.AsimpleandpracticalPC929-baseddriveandprotectioncircuitfo
3、rIGBTdesignedbyourselvesisintroduced,anditsprotectioncircuitperformancehasanalyzed.IthasbeentestifiedbyswitchexperimentandfaultprotectionexperimentthatitcansatisfytheIGBTdriverequest,andhasthereliableprotectionfunction.Keywords:IGBT;Drivecircuit;Protectioncir
4、cuit1.引言絕緣門極雙極型晶體管IGBT(IsolatedGateBipolarTransistor)，是八十年代中期發(fā)展起來的一種復合了功率場效應管和電力晶體管優(yōu)點的新型復合器件，既具有輸入阻抗高、開關速度快、熱穩(wěn)定性好和驅動電路簡單的優(yōu)點，又具有通態(tài)電壓低、耐壓高和承受電流大等優(yōu)點，因此發(fā)展迅速，很快在電機驅動、中頻和開關電源以及要求快速、低損耗的領域得到廣泛應用[1]。在IGBT的實際應用中，其柵極驅動電路的合理設計是保證IGBT安全可靠運行的重要環(huán)節(jié)。目前，國內外推出了針對IGBT的多種驅動模塊，如E
5、XB841、M57962L、IR2110[4]、IXDN404[7]等，實際應用中，多種IGBT驅動模塊電路使用上都有其局限性[3]。本文介紹了一種采用PC929芯片的IGBT驅動電路設計方法，具有簡單實用的優(yōu)點，可用于中小功率的變流器。2.IGBT驅動電路設計要求根據(jù)IGBT的特性，對其驅動電路有如下要求：(1)提供適當?shù)恼聪驏艠O電壓，使IGBT可靠地開通和關斷。當正偏壓增大時IGBT通態(tài)壓降和開通損耗均下降，但若柵極電壓UGE過大，則負載短路時其IC隨UGE增大而增大，對其安全不利。因此使用中UGE取15V
6、左右的正向柵極電壓較為合適[2]。負偏電壓可防止由于關斷時浪涌電流過大而使IGBT誤導通，一般選UGE為-10V左右為宜。(2)IGBT開通后，驅動電路應提供足夠的電壓、電流幅值，使IGBT在正常工作及過載情況下不致因退出飽和而損壞。(3)能為IGBT柵極提供具有較陡峭前后沿的驅動脈沖。IGBT的快速開通和關斷可降低開關損耗。(4)選擇恰當?shù)腎GBT驅動電路中的柵極電阻和保護檢測回路電阻。(5)具有柵壓限幅電路，保護柵極不被擊穿。IGBT柵極極限電壓一般為土20V，驅動信號超出此范圍可能破壞柵極[6]。(6)驅動
7、電路應具有較強的抗干擾能力及對IGBT的保護功能。IGBT的控制、驅動及保護電路等應與其高速開關特性相匹配，另外，在未采取適當?shù)姆漓o電措施情況下，IGBT的G-E端不能開路。3.基于PC929的IGBT驅動電路設計日本SHARP公司生產(chǎn)的PC929芯片具有高速、內建短路保護電路、使用方便等特點，是一種比較典型的驅動電路芯片。驅動電流最大為0.4A；具有小于0.5ms的高速響應時間；隔離電壓高達4kV，適用于中小容量IGBT的驅動。本文設計的基于PC929的驅動保護電路具有單電源、正負偏壓、過流檢測、可靠保護等主要
8、特性，功能較為完善，具有廣泛應用前景。驅動電路由驅動主電路和保護邏輯電路兩部分組成。3.1驅動電路簡介圖1所示為基于PC929的驅動電路。PC929是內建短路保護電路的門極驅動高速光耦芯片，PWM脈沖輸入到芯片1、3腳，26伏的供電電壓接到13、14腳。由于橋臂上、下開關管驅動電壓不能共地，因此每個IGBT管的驅動電路需要單獨電源供電，本實驗采用開關電源提供的各路獨立的直
