浅析高压大功率IGBT驱动模块的技术特点

1　引言

　　由于igbt具有开关频率高、导通功耗小及门极控制方便等特点，在大功率变换系统中得到广泛的应用。在igbt应用中，除其本身的技术水平以外，另一个要考虑的重要因素是其驱动器的设计是否合理与可靠。igbt驱动器作为功率电路和控制器之间的接口电路，对系统的功耗和可靠性等方面有着极大的关联，一个优化的驱动器在功率变换系统中是不可或缺的，选择适当的驱动电路就和变换器整体方案的可靠性紧密相关［1-2］。

　　驱动器主要完成以下三个方面的功能，首先是驱动功能，为igbt开关提供足够大的驱动电流，保证igbt能在其控制下可靠地开通和关断;其次是驱动器要具有保护功能，当igbt发生短路或者过流时，驱动器能在最短的时间关断igbt，保护功率器件。另外，在高电压、大功率的应用场合，驱动器作为控制电路与功率电路之间的连接桥梁，必须要具有电气隔离的功能，保证控制电路不会受功率电路的干扰和影响。在满足上述三种功能的前提下，驱动器还要考虑灵活性、性能与价格之间的关系。

　　由于igbt电流容量和电压等级的不同，对其驱动器的技术要求也存在差异。在小功率应用中，由于驱动电流比较小，大多采用集成化的驱动器，而在大功率、高电压的应用中，比如：大功率ups电源，高压变频器等，要求驱动器提供更大的驱动电流，更高的隔离电压和更完善的保护功能。本文针对目前市场上常用的大功率igbt驱动模块，比如：semikron公司的skhi22和concept公司的2sd315a等，分析它们所共有的一些技术特点、设计要点以及未来大功率igbt驱动技术的发展趋势。

2　技术特点分析

　　2.1　完善的信号处理功能

　　在高压大功率应用中，考虑到开关产生的强干扰和igbt的高成本等因素，确保igbt驱动信号的可靠性非常重要。因此，大功率的igbt驱动模块通常都具有完善的驱动脉冲信号预处理功能，其目的是保证igbt栅极的脉冲信号的可靠性。常见的驱动信号处理功能如下：

　　（1）双路脉冲互锁功能

　　当驱动模块输出两路脉冲信号分别控制同一桥臂上面的上、下两只igbt时，如果驱动信号同时控制两只igbt导通，则会出现直通短路的现象，可能造成igbt或其它器件的损坏。为了防止出现上述情况，在驱动模块的内部设计了信号互锁电路，确保当输入两路脉冲信号同时为高时，两路输出同时为低电平，防止出现直通现象。当需要双路驱动信号独立控制时，也可以通过外部端子屏蔽互锁功能。

　　（2） 抑制窄脉冲功能

　　由于控制电路或者干扰等原因造成的窄脉冲信号，通过驱动器加到igbt的栅极，可能造成igbt在短时间内完成一个开关过程，过短的脉冲信号使igbt还未完全开通又转为关断，对变换器的输出产生不良影响，并且增加了igbt的开关损耗，降低了系统的效率。在驱动器中设计了滤波电路，去除窄脉冲信号，有利于提高igbt可靠性。

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