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信号传输技术
传输方式
优势
-低成本 -灵活，可集成更多功能
劣势
-不带隔离 -无负压关断 -需要外部提供电源 -Vce<=0.6kV -寿命 -传输延时 -需要外部提供电源 -Vce<=1.2kV -体积较大 -成本较高 -传输时延大
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信号传输技术
光耦
原方/副方之间采用光耦技术进行隔离
隔离电压等级有限
本身不带DC/DC 电源 传输时延较大，不适合直接并联应用
传输延迟时间误差会影响死区时间的设置 导致变流器输出电流的失真 这个参数随寿命的变化而变化
• Input Buffer • Pulse Shaper • Dead Time / Interlock • Pulse Stage Driver
Pulse Shaper Output Stage
传输时延较小，适合直接并联应用 信号可实现双向传输
信号传输，故障反馈信号可通过同一变压器 进行传输
Power Supply Error Processing Error Signal Output
关断电阻Rg,off 越大
IGBT关断速度(di/dt)越慢 电压尖峰越小，IGBT损耗大 存在桥臂直通的可能性
电阻的使用推荐在曲线范围内 开关电阻的选配可通过双脉冲测试来验证
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基本功能
IGBT开关要素
门极电阻配置方法 二极管需选择快速导通且正向压降低的器件
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信号传输技术
信号传输技术：
电平转换器：单一电平控制技术来对IGBT门极进行开关； 光耦：采用光隔离技术。只能起到信号隔离作用。需要外部提供隔离电源。 脉冲变压器：采用磁隔离技术，信号和电源均采用变压器进行传输。 光纤传输：满足任何电压等级的应用，需要给光纤提供一路稳压并带隔离的直流电源。可实现远距离信号传输。
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简介
IGBT驱动可包括以下几部分：
基本功能：用来控制IGBT的门极以实现IGBT的开通和关断。IGBT门极呈现的是容性特征，需要储备或者释放一定数 量的电荷量才能开通或者关断流过集电极的电流。 保护功能：为了避免IGBT在正常工作的过程中不受到损坏，IGBT驱动也需要提供短路保护，Vce过压保护，门极欠压 保护等功能。 电气隔离：由于驱动器控制的是IGBT的门极，副边电路参考的电位都是IGBT的发射极，处于较高电位，因此IGBT驱 动电路的设计需要满足安规要求---电气间隙，爬电距离。
FF450R17ME4
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基本功能
IGBT开关要素
门极电压电平—关断过程
需要在IGBT门极施加负电平电压源 通常推荐使用-8V…-10V电平的负电压源， 避免半桥拓扑IGBT发生直通现象 有缘米勒钳位---Active Miller Clamping
Level Shifter
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Opto-coupler
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Transformer
Optic link
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信号传输技术
电平转换器：
电平转换器：
无任何隔离措施，适用于600V以下IGBT模块 采用单一电平控制技术
厂商
Diodes IR
型号
ZXMC4559DN8 IRF7343
UBR
-60V/+60V -55V/+55V
封装
SO-8 SO-8
控制简单； 轨到轨控制，推动级速度快； 推动级器件本身的损耗小；
MOSFET厂家
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H桥拓扑 共射极电路 MOSFET推挽电路 N沟道MOSFET推挽电路
电流源推动级
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驱动拓扑电路
H桥电路
单一电平电压源，无须负电压；需要外部提供一个稳压的+16V电源。
控制复杂，需要控制H桥中的所有晶体管； 门极峰值电流有限，某些应用场合需要增加电流放大电路； 功率器件的上桥对应的驱动都需要独立的隔离电源；
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基本功能
IGBT开关要素
门极电压电平—开通过程
需要在IGBT门极施加正电平电压源使IGBT 处于导通饱和区 通常推荐采用+15V 导通饱和压降与门极电压电平成反比 短路电流与门极电压成正比
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驱动拓扑电路
共射极电路
输出电压与输入电压之间的关系：Uin-Uout>0.7VT1导通; Uout-Uin>0.7VT2导通
控制简单； 可通过并联实现更大门极峰值电流的需求； 自身损耗大，在开关频率高的情况下发热明显 三极管速度相对MOSFET而言偏慢
80
50 80
D-PAK
SOT223 D-PAK
三极管厂家
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驱动拓扑电路
MOSFET推挽电路
数字电路中常用的输出推动级 可实现门极电阻可选功能，从而控制IGBT开关时的di/dt(dv/dt)
低压侧
高压侧
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信号传输技术
脉冲变压器
原方/副方之间采用脉冲变压器技术进供隔离技术
DC+ Desaturation Monitoring
DC/DC 电源
采用变压器技术进行能量传送
Signal Processing Switching Signal High Side / TOP Switching Signal Low Side / BOT
• Error Latch • Error Signal
Load
Power Supply Desaturation Monitoring
DC/DC Converter Control Supply voltage
• Power Supply Monitoring
Pulse Shaper Output Stage
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基本功能
IGBT开通
T1开通，T2关断。+15V电源通过Rg,on给IGBT门极进行充电 当IGBT门极电压到达UGE,th之后，集电极电流开始增长；
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DC-
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信号传输技术
光纤技术
信号的收发通过光纤传输
光纤收发需要成对出现 可实现远距离传输，满足全电压应用场合 采用光信号传输技术，抗干扰能力强
本身不带DC/DC 电源 传输时延较大，不适合直接并联应用
电阻串检测方法电路原理
Vce Monitor ing + -
VISOx 150uA ACLx
T1，T2的占空比相同；
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Vcesat检测
在IGBT发生短路故障时，会伴随Vcesat退保和现象。所以，可以用以下2 种方式来检测这个过程并对IGBT进行保护。
二极管检测Vce 电阻串检测Vce
电平转换器
光耦
-低成本
脉冲变压器
-可实现高电压隔离等级 -自带隔离电源 -传输时延小
-可实现高电压隔离等级 -抗干扰能力强
光纤
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驱动拓扑电路
推动级电路
电压源推动级---主流驱动技术都采用电压源型推动级
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基本功能
IGBT关断
T1关断，T2开通。IGBT经由Rg,off给-10V电压源放电。
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基本功能
IGBT开关要素
门极电压电平 门极电阻 门极电荷量 门极杂散电感
驱动拓扑电路
N沟道MOSFET推挽电路 轨到轨正逻辑控制；推动级速度快； 推动级器件本身的损耗小； 上管MOSFET需要配置自举(Bootstrap)以及电荷泵 (Charge Pump)；
Bootstrap
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图1 IGBT外特性曲线
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