絕緣柵雙極晶體管IGBT是第三代電力電子器件，安全工作，它集功率晶體管GTR和功率場(chǎng)效應(yīng)管MOSFET的優(yōu)點(diǎn)于一身，具有易于驅(qū)動(dòng)、峰值電流容量大、自關(guān)斷、開關(guān)頻率高(10-40 kHz)的特點(diǎn)，是目前發(fā)展為迅速的新一代電力電子器件。廣泛應(yīng)用于小體積、高效率的變頻電源、電機(jī)調(diào)速、UPS及逆變焊機(jī)當(dāng)中。IGBT的驅(qū)動(dòng)和保護(hù)是其應(yīng)用中的關(guān)鍵技術(shù)。在此根據(jù)長期使用IGBT的經(jīng)驗(yàn)并參考有關(guān)文獻(xiàn)對(duì)IGBT的門極驅(qū)動(dòng)問題做了一些總結(jié)，希望對(duì)廣大IGBT應(yīng)用人員有一定的幫助。

　　1 IGBT門極驅(qū)動(dòng)要求

　　1.1 柵極驅(qū)動(dòng)電壓

　　因IGBT柵極-發(fā)射極阻抗大，故可使用MOSFET驅(qū)動(dòng)技術(shù)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，但I(xiàn)GBT的輸入電容較MOSFET大，所以IGBT的驅(qū)動(dòng)偏壓應(yīng)比MOSFET驅(qū)動(dòng)所需偏壓強(qiáng)。在+20℃情況下，實(shí)測(cè)60 A，1200 V以下的IGBT開通電壓閥值為5～6 V，在實(shí)際使用時(shí)，為獲得小導(dǎo)通壓降，應(yīng)選取Ugc≥(1.5～3)Uge(th)，當(dāng)Uge增加時(shí)，導(dǎo)通時(shí)集射電壓Uce將減小，開通損耗隨之減小，但在負(fù)載短路過程中Uge增加，集電極電流Ic也將隨之增加，使得IGBT能承受短路損壞的脈寬變窄，因此Ugc的選擇不應(yīng)太大，這足以使IGBT完全飽和，同時(shí)也限制了短路電流及其所帶來的應(yīng)力(在具有短路工作過程的設(shè)備中，如在電機(jī)中使用IGBT時(shí)，+Uge在滿足要求的情況下盡量選取小值，以提高其耐短路能力)。

　　1.2 對(duì)電源的要求

　　對(duì)于全橋或半橋電路來說，上下管的驅(qū)動(dòng)電源要相互隔離，由于IGBT是電壓控制器件，所需要的驅(qū)動(dòng)功率很小，主要是對(duì)其內(nèi)部幾百至幾千皮法的輸入電容的充放電，要求能提供較大的瞬時(shí)電流，要使IGBT迅速關(guān)斷，應(yīng)盡量減小電源的內(nèi)阻，并且為防止IGBT關(guān)斷時(shí)產(chǎn)生的du/dt誤使IGBT導(dǎo)通，應(yīng)加上一個(gè)-5 V的關(guān)柵電壓，以確保其完全可靠的關(guān)斷(過大的反向電壓會(huì)造成IGBT柵射反向擊穿，一般為-2～10 V之間)。

　　1.3 對(duì)驅(qū)動(dòng)波形的要求

　　從減小損耗角度講，門極驅(qū)動(dòng)電壓脈沖的上升沿和下降沿要盡量陡峭，前沿很陡的門極電壓使IGBT快速開通，達(dá)到飽和的時(shí)間很短，因此可以降低開通損耗，同理，在IGBT關(guān)斷時(shí)，陡峭的下降沿可以縮短關(guān)斷時(shí)間，從而減小了關(guān)斷損耗，發(fā)熱量降低。但在實(shí)際使用中，過快的開通和關(guān)斷在大電感負(fù)載情況下反而是不利的。因?yàn)樵谶@種情況下，IGBT過快的開通與關(guān)斷將在電路中產(chǎn)生頻率很高、幅值很大、脈寬很窄的尖峰電壓Ldi/dt，并且這種尖峰很難被吸收掉。此電壓有可能會(huì)造成IGBT或其他元器件被過壓擊穿而損壞。所以在選擇驅(qū)動(dòng)波形的上升和下降速度時(shí)，應(yīng)根據(jù)電路中元件的耐壓能力及du/dt吸收電路性能綜合考慮。1.4 對(duì)驅(qū)動(dòng)功率的要求

　　由于IGBT的開關(guān)過程需要消耗一定的電源功率，小峰值電流可由下式求出：

　　IGP=△Uge/RG+Rg;

　　式中△Uge=+Uge+|Uge|;RG是IGBT內(nèi)部電阻;Rg是柵極電阻。

　　驅(qū)動(dòng)電源的平均功率為：

　　PAV=Cge△Uge2f,

　　式中.f為開關(guān)頻率;Cge為柵極電容。

　　1.5柵極電阻

　　為改變控制脈沖的前后沿陡度和防止震蕩，減小IGBT集電極的電壓尖峰，應(yīng)在IGBT柵極串上合適的電阻Rg。當(dāng)Rg增大時(shí)，IGBT導(dǎo)通時(shí)間延長，損耗發(fā)熱加劇;Rg減小時(shí)，di/dt增高，可能產(chǎn)生誤導(dǎo)通，使IGBT損壞。應(yīng)根據(jù)IGBT的電流容量和電壓額定值以及開關(guān)頻率來選取Rg的數(shù)值。通常在幾歐至幾十歐之間(在具體應(yīng)用中，還應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況予以適當(dāng)調(diào)整)。另外為防止門極開路或門極損壞時(shí)主電路加電損壞IGBT，建議在柵射間加入一電阻Rge，阻值為10 kΩ左右。

　　1.6柵極布線要求

　　合理的柵極布線對(duì)防止?jié)撛谡鹗�，減小噪聲干擾，保護(hù)IGBT正常工作有很大幫助。

　　a.布線時(shí)須將驅(qū)動(dòng)器的輸出級(jí)和lGBT之間的寄生電感減至低(把驅(qū)動(dòng)回路包圍的面積減到小);

　　b.正確放置柵極驅(qū)動(dòng)板或屏蔽驅(qū)動(dòng)電路，防止功率電路和控制電路之間的耦合;

　　c.應(yīng)使用輔助發(fā)射極端子連接驅(qū)動(dòng)電路;

　　d.驅(qū)動(dòng)電路輸出不能和IGBT柵極直接相連時(shí)，應(yīng)使用雙絞線連接(2轉(zhuǎn)/cm);

　　e.柵極保護(hù)，箝位元件要盡量靠近柵射極。

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