IGBT实用的驱动电路及细节设计

1.IGBT的模型

　　IGBT的模型在教科书上能找到，其栅极G，相当于一个数纳法(nF)的小电容(暂时这样认为)，这与MOS管类似;其集电极C和发射极E又类似于一只三极管的C、E极。因此，它结合了MOS管和三极管的特点：

　　(1)栅极的绝缘电阻无穷大，只要向栅极充入一定的正电荷，使得栅极电压大于导通电压，管子就会导通，并且导通程度深，线性范围很窄。这一点类似于MOS管。

　　(2)由于栅极的绝缘电阻无穷大，因此电荷能够一直保存，即开通后可以一直开通。而且当栅极开路时，也常会处于开通状态。正因为这个特性，驱动IGBT的电路不需要提供很大的持续电流。但这容易引起误导通，为了防止误导通，栅极G和发射极E之间必须跨接一只电阻。不少第一次接触MOS管和IGBT的朋友就是因为没有跨接此电阻而烧了管子。跨接电阻一般为10k欧/0.25W。

　　(3)栅极电容的耐压是有一点限度的，一般是±20V，当超过此限度，可能会烧坏。因此，栅极要加一对稳压二极管，用于吸收过高的电压。稳压二极管一般头对头串联，每只是18V/1W，限制的电压范围是±18.7V左右。

　　(4)输出极C和E特性类似于三极管，因此具有一定的导通压降，而不是像MOS管那样用导通电阻来衡量。导通压降与导通饱和度有关，导通饱和度受到栅极电压的影响，因此栅极电压不应太低，虽然IGBT在7V就完全能导通，但标准的栅极驱动电压是15V。

　　(5)为了保证栅极驱动不误动作，一般关闭时要让栅极带有一定的负电压。通常对于小功率IGBT，负电压应在-8V左右。因此，通常IGBT的标准驱动电压为-8V、+15V。实际使用时，如果采用光耦，例如A3120，其正压降约为2.5V，负压降几乎为零，因此，为了达到标准驱动电压，光耦前端的供电电压应为-8V、+17.5V。

　　(6)IGBT的栅极电容是非线性的，在导通电压和关断电压附近，其栅极电容相当于突然增大数倍，需要充入或者吸出较多电荷，因此，驱动电路的作用主要体现在导通和关断的转折点上，此时要提供较多电荷，具有较大的驱动电流，故驱动电路的主要电流是瞬时电流，频率很高，这就要求驱动电路的供电具有极小的高频内阻。一般要并联较大容量的独石电容来提供这些电流。

　　2. IGBT的基本驱动电路

　　(1)供电采用隔离变压器，最好采用开关稳压电源，上下桥严格隔离，安全间距1mm/100V，即对于380V系统要用4mm安全间距。

　　(2)供电电压：+17.5V，-8V，GND。其中GND接IGBT的E极。+17.5V和-8V接光耦的8、5脚。

　　(3)瞬时电流提供：供电电源上并接1uF/50V独石电容若干个。

　　(4)栅极驱动电阻Rg，采用IGBT资料的推荐值至推荐值的3倍之间。

　　(5)栅极放电电阻，10k欧;栅极保护稳压二极管：18V/1W，头对头串联。