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IGBT驱动电路

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MAST5-3C-U12型IGBT 驱动板使 用 说 明一：功能描述内置3路IGBT 驱动，采用AST965，每路驱动电流均为5A 。

内置3路相互隔离DC-DC ，隔离电压2500VAC 。

电流源驱动方式，在同等EMI 情况下，减小密勒效应时间，降低开关损耗。

每路均具有V CE 检测方式的短路保护。

每路均具有欠压保护。

每路均具有IGBT 栅极TVS 保护元件。

每路均具有电源指示、脉冲指示。

集中的扁平线信号接口，支持多种输入电平。

外部只需输入1路电源12VDC （9-18V ），或24VDC （18-32V ）二：结构和尺寸三：连接及说明192012VIN+ VIN-G1 E1 C1G2 E2 C2G3 E3 C3绞线其余2路接法同第一路1,2 - PEN-输出使能3,4 - PUL1-信号1输入5,6 - PUL2-信号2输入7,8 - PUL3-信号3输入电源+ 电源-9,10-GND-信号输入和输出公共负端11,12-VS-信号公共电源端13,14-PS1-保护信号1输出15,16-PS2-保护信号2输出17,18-PS3-保护信号3输出1、扁平线引脚定义描述表序号功能号描述12 PEN 驱动输出使能，如PEN为低电平，则无论输入信号如何变化，所有驱动输出保持为负电位；PEN为高电平时，允许驱动输出为高（根据输入信号变化）；PEN信号须有2mA以上的高电平驱动能力，该信号不能悬空，不使用时应连接到VCC34 PUL1 第一路信号输入（信号1输入），当PEN为高时，信号输入为高时，驱动输出正电位，信号输入为低时，驱动输出负电位。

信号输入须具有8mA以上的高电平驱动能力56 PUL2 第二路信号输入（信号2输入），当PEN为高时，信号输入为高时，驱动输出正电位，信号输入为低时，驱动输出负电位。

信号输入须具有8mA以上的高电平驱动能力78 PUL3 第三路信号输入（信号3输入），当PEN为高时，信号输入为高时，驱动输出正电位，信号输入为低时，驱动输出负电位。

信号输入须具有8mA以上的高电平驱动能力910 GND信号输入和保护信号输出的公共负端，一般接GND1112 VS保护信号输出的公共正端，一般接VCC（3.3V、5V、12V或15V）1314 PS1 第一路保护信号输出，当检测到短路保护或欠压保护时，该引脚输出高电位。

1516 PS2 第二路保护信号输出，当检测到短路保护或欠压保护时，该引脚输出高电位。

1718 PS3 第三路保护信号输出，当检测到短路保护或欠压保护时，该引脚输出高电位。

1920空注：扁平线插座均为双线并连在一起，即：1,2脚连接在一起，3,4脚连接在一起，......17,18脚连接在一起。

2、信号输入说明板内信号每路的输入电路如图所示：其中：x=1,2,3。

信号输入为共负端输入，要求每路具有高电平8mA 以上驱动能力，对于5V 信号接口，推荐信号使用74F125、74HC245等驱动后再送至驱动板；对于12V 或15V 信号接口，推荐信号使用CD4050等驱动后再送至驱动板。

如信号输入没有足够的驱动能力，IGBT 驱动输出可能不稳定。

缺省的元件值为5V 或3.3V 输入信号电平，如输入信号电平是12V 、15V 或24V ，可以改变RA1-RA3以及DW1-DW3值进行匹配。

3.3V 5V 12-15V 24V RA1,RA2,RA3 0Ω电阻 0Ω电阻 680Ω电阻 2K Ω电阻 DW1,DW2,DW30Ω电阻0Ω电阻0Ω电阻5.1V 稳压管注：信号电平为24V 时，DW1-DW3安装5.1V 稳压管，可以提高信号传输抗干扰能力，可用于较远距离传输信号，例如2m 以上。

3、保护信号输出说明板内每路保护信号输出电路如图所示：其中：x=1,2,3。

板上5路IGBT 驱动的保护信号均单独输出，输出的信号类似于光电耦合器，其C 极接信号电源端，其E 极引出保护信号，并通过RN1-RN3接地。

当保护发生时，C 极和E 极导通，PS1－PS3输出高电平；保护解除时，C 极和E 极截止，PS1－PS3输出低电平。

C 极和E 极截止耐压为30V ，因此，可根据需要配置成5V （3.3V ）、12V 、15V 或24V 系统。

不同VS 情况下所使用的RNx 电阻值如下表：12-15V24V5V3.3VRN1,RN2,RN3 680Ω电阻 680Ω电阻2KΩ电阻 5.1KΩ电阻注：1、VS在板内仅连接保护信号输出电路，其它电路未使用VS。

2、如图所示，该输出信号是电阻下拉输出信号，请实际使用时注意信号的驱动能力，应选择输入电流较小的输入电路。

同时，为了增强抗干扰能力，请使用一个阻容输入电路：3、可以将所有PSx信号并联在一起作为一个信号输出，这时，RNx的焊装方法须做调整：只焊装RN1，其它RNx空，RN1的阻值与上表同。

这样连接时，当所有驱动均正常时，该信号保持低电平，如果任一路驱动发生保护，则该信号均输出高电平。

4、电源输入在VIN+和VIN-分别输入电源的正极和负极，电压可以有12V和24V两种。

连接电源时请注意电源输入的极性和电压值。

电源电路、信号输入和保护信号输出电路、驱动输出电路三者是相互隔离的。

5、驱动输出电路5.1、驱动输出电路如图所示：其中：n=1,4,7；x=1,2,3。

RSx 为“电流源驱动启动的0欧电阻”，如RSx 安装一个0欧电阻，则为电流源驱动方式；如RSx 空，则为电压源－电阻驱动方式。

RDn 、RDn+1、RDn+2分别为驱动电流控制电阻，驱动电流大小见下文，其中RDn+2受Yx 的影响，Yx 为IGBT 开通/关断采用不同驱动电流的控制元件，如在Yx 位置安装一个二极管（应选择肖特基二极管），通过安装二极管的方向，可以达到慢速开通/快速关断，或快速开通/慢速关断的目的（图示中，二极管A 极在下，K 极在上时是慢速开通/快速关断）。

5.2、与驱动方式和驱动电流大小相关的元件： 路数驱动电流控制电阻电流源驱动启动的0欧电阻IGBT 开通/关断采用不同驱动电流控制 第一路 RD1、RD2、RD3 RS1 Y1 第二路 RD4、RD5、RD6 RS2 Y2 第三路 RD7、RD8、RD9 RS3 Y35.3、驱动电流的计算计算方法与AST965模块相同，以第一路为例：采用电流源驱动时（RS1安装0欧电阻），且如果RD3和Y1均为空，则RD1、RD2在板上是并联的，第一路的驱动电流即为： I ＝0.2+2//12RD RD (A) 其中RD1//RD2为两个电阻并联值。

驱动板出厂时驱动电流缺省值为1.5A ，两个电阻均为3.3Ω。

每一路均可以单独使用不同的驱动方式和驱动电流值。

5.4、几种应用的元器件选取举例 序驱动方式 驱动电流 开通/关断RDn RDn+1 RDn+2 RSxYx 1 0.7A/0.7A 8.2Ω 8.2Ω 空 0Ω 空 1.0A/1.0A 5.1Ω 5.1Ω 空 0Ω 空 1.5A/1.5A 3.3Ω 3.3Ω 空 0Ω 空 2 2.0A/2.0A 2.2Ω 2.2Ω 空 0Ω 空 3 3.0A/3.0A 2.2Ω 2.2Ω 2.0Ω0Ω 0Ω电阻 4 4.2A /4.2A 1.0Ω 1.0Ω 空0Ω 空 5 5A / 5A1.0Ω 1.0Ω2.2Ω0Ω0Ω电阻6电流源 2.0A/4.0A 2.2Ω 2.2Ω 1.0Ω 0Ω S24二极管7 3.0A/1.0A 5.1Ω 5.1Ω 1.0Ω 0Ω S24二极管 8 1A/1A 47Ω 47Ω空 空 空 9 2A/2A 22Ω 22Ω空空 空 10 3A/3A 22Ω 22Ω 22Ω 空 0Ω电阻 11 4A/4A 15Ω 15Ω 15Ω 空 0Ω电阻 12 5A/5A 12Ω 12Ω 12Ω 空0Ω电阻13 2A/4A 22Ω 22Ω 10Ω 空 S24二极管 14电压源－电阻3A/1A47Ω 47Ω 10Ω空 S24二极管注：二极管S24的安装方向参见5.1图示和说明。

5.5、用电流源驱动方式替代电压源－电阻驱动方式时推荐的电阻选择对比表： 对应电流源驱动并使用MAST5系列驱动板时的参数选择序原电压源－电阻驱动时的驱动电阻值RDn RDn+1RDn+2 RSx Yx 对应的电流源驱动电流 1 22Ω 39Ω 39Ω 空 0Ω 空 0.30A 2 15Ω 16Ω 16Ω 空 0Ω 空 0.45A 3 10Ω 8.2Ω 8.2Ω 空 0Ω 空 0.69A 4 8.2Ω 6.8Ω 6.8Ω 空 0Ω 空 0.79A 5 7.5Ω 5.6Ω 5.6Ω 空 0Ω 空 0.91A 6 6.8Ω 5.1Ω 5.1Ω 空 0Ω 空 0.98A 7 5.6Ω 3.9Ω 3.9Ω 空 0Ω 空 1.23A 8 4.7Ω 3.3Ω 3.3Ω 空 0Ω 空 1.49A 9 3.9Ω 3.9Ω 3.9Ω 3.9Ω 0Ω 0Ω电阻 1.74A 10 3.3Ω 2.2Ω 2.2Ω空0Ω 空2.02A11 2.7Ω 2.7Ω 2.7Ω 2.2Ω 0Ω 0Ω电阻 2.59A 12 2.2Ω 2.2Ω 2.2Ω 2.0Ω 0Ω 0Ω电阻 3.02A 13 2.0Ω 2.0Ω 2.0Ω 1.6Ω 0Ω 0Ω电阻 3.45A 14 1.6Ω 1.0Ω 1.0Ω空0Ω 空4.20A151.2Ω 1.0Ω 1.0Ω2.2Ω0Ω0Ω电阻 5.0A注：1、不同类型和制造商生产的IGBT 特性不同，还应根据实际的线路结构和IGBT 波形选择电阻值。

2、如IGBT 开通和关断需设计不同的速度，也可参照不同的驱动电流值选取电流源驱动下的电阻值。

5.6、电流源驱动与电压源－电阻驱动的对比关系参照下表：(仅供参考)电流源驱动驱动电流2.0µC栅极电荷时栅极脉冲上升时间电压源-电阻驱动驱动电阻/峰值电流2.0uC栅极电荷时栅极脉冲上升时间1A 约2.0µS 15Ω / 1.6A 约3.1µS 2A 约1.0µS 10Ω / 2.4A 约2.1µS 3A 约0.67µS 7.5Ω / 3.2A 约1.56µS 4A 约0.5µS 5Ω / 4.8A 约1.0µS 5A 约0.4µS 3.3Ω / 7.3A 约0.69µS电流源驱动驱动电流3.0µC栅极电荷时栅极脉冲上升时间电压源-电阻驱动驱动电阻/峰值电流3uC栅极电荷时栅极脉冲上升时间2A 约1.5µS 10Ω / 2.4A 约3.1µS 3A 约1.0µS 7.5Ω / 3.2A 约2.34µS 4A 约0.75µS 5Ω / 4.8A 约1.56µS 5A 约0.6µS 3.3Ω / 7.3A 约1.03µS 6A 约0.5µS 2.0Ω / 12A 约0.63µS电流源驱动驱动电流4µC栅极电荷时栅极脉冲上升时间电压源-电阻驱动驱动电阻/峰值电流4uC栅极电荷时栅极脉冲上升时间2A 约2.0µS 10Ω / 2.4A 约4.16µS3A 约1.33µS 7.5Ω / 3.2A 约3.1µS4A 约1.0µS 5Ω / 4.8A 约2.1µS5A 约0.8µS 3.3Ω / 7.3A 约1.4µS6A 约0.67µS 2.0Ω / 12A 约0.83µS注：IGBT栅极电荷主要由输入栅极电容电荷和密勒效应电荷组成，不同工艺、不同制造商的IGBT栅极电荷各有不同，一般IGBT容量越大，栅极电荷也越大，具体数值请参见IGBT数据手册。

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IGBT模块驱动电路

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IGBT模块的使用和安装1.简介IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)，绝缘栅双极型晶体管，是由BJT（双极型三极管）和MOS（绝缘栅型场效应管）组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件，兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。

GTR饱和压降低，载流密度大，但驱动电流较大；MOSFET驱动功率很小，开关速度快，但导通压降大，载流密度小。

IGBT 综合了以上两种器件的优点，驱动功率小而饱和压降低。

GBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)，绝缘栅双极型晶体管，是由BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件, 兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。

GTR饱和压降低，载流密度大，但驱动电流较大;MOSFET驱动功率很小，开关速度快，但导通压降大，载流密度小。

IGBT 综合了以上两种器件的优点，驱动功率小而饱和压降低。

IGBT非常适合应用于直流电压为600V及以上的变流系统如交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域。

图1所示为一个N 沟道增强型绝缘栅双极晶体管结构， N+ 区称为源区，附于其上的电极称为源极。

N+ 区称为漏区。

器件的控制区为栅区，附于其上的电极称为栅极。

沟道在紧靠栅区边界形成。

在漏、源之间的P 型区(包括P+ 和P 一区)(沟道在该区域形成)，称为亚沟道区( Subchannel region )。

而在漏区另一侧的P+ 区称为漏注入区( Drain injector )，它是IGBT 特有的功能区，与漏区和亚沟道区一起形成PNP 双极晶体管，起发射极的作用，向漏极注入空穴，进行导电调制，以降低器件的通态电压。

附于漏注入区上的电极称为漏极。

IGBT 的开关作用是通过加正向栅极电压形成沟道，给PNP 晶体管提供基极电流，使IGBT 导通。

IGBT驱动电路原理与保护电路

IGBT驱动电路原理与保护电路

IGBT驱动电路原理与保护电路IGBT（Insulated-Gate Bipolar Transistor）驱动电路主要由三部分组成：信号隔离部分、驱动信号放大部分和保护电路。

信号隔离部分是将输入信号与输出信号进行隔离，防止输入信号中的噪声和干扰对输出信号产生影响。

常用的信号隔离方法有变压器隔离、光电隔离和互感器隔离等。

其中，光电隔离是最常用的方法之一，它通过输入端的光电耦合器将电信号转换成光信号，通过光电隔离再将光信号转换为电信号输出。

这样可以有效防止输入信号中的噪声和干扰对输出信号产生干扰，提高系统的稳定性和可靠性。

驱动信号放大部分是将输入信号进行放大，以驱动IGBT的门极电压，控制IGBT的导通和关断。

驱动信号放大部分一般采用功放电路，常用的放大器有晶体管放大器和运放放大器。

通过合理选择放大器的工作点和增益，可以将输入信号进行适当放大，提高系统的灵敏度和响应速度，以确保IGBT的正常工作。

保护电路是为了保护IGBT免受电路中的过电流、过电压等异常情况的损害而设计的。

保护电路一般包括过流保护、过压保护、过温保护和短路保护等功能。

过流保护通过在电路中增加电流传感器来检测电流的变化，一旦电流超过设定值就会触发保护，例如通过切断电源来防止IGBT损坏。

过压保护通过在电路中增加电压传感器来检测电压的变化，一旦电压超过设定值就会触发保护，例如通过切断电源来防止IGBT损坏。

过温保护通过在IGBT芯片上增加温度传感器来检测芯片温度的变化，一旦温度超过设定值就会触发保护，例如通过减小驱动信号的幅度来降低功耗和温度。

短路保护通过在电路中增加短路检测电路，一旦检测到短路就会触发保护，例如通过立即切断电源来防止IGBT损坏。

总之，IGBT驱动电路的原理是通过信号隔离部分将输入信号与输出信号进行隔离，通过驱动信号放大部分将输入信号进行放大，以驱动IGBT的门极电压，控制其导通和关断。

同时，通过保护电路对IGBT进行多重防护，保证其在电路异常情况下的正常工作，提高系统的可靠性和稳定性。

IGBT驱动电路.

IGBT驱动电路.

目录1引言 (1)2 IGBT驱动电路 (1)2.1IGBT 简介 (1)2.2IGBT驱动电路选择 (2)2.3驱动电路设计方案比较 (3)3主电路设计 (5)3.1主电路方案 (5)3.2工作原理 (5)3.2.1 降压斩波电路主电路基本原理 (5)4控制电路设计 (6)4.1控制电路方案选择 (6)4.2工作原理 (7)4.3控制芯片介绍 (8)5 MATLAB&真 (11)6课程设计总结 (12)7参考文献 (13)8致谢 (13)1 引言随着电力电子技术的高速发展，电子系统的应用领域越来越广泛，电子设备的种类也越来越多。

电子设备的小型化和低成本化使电源向轻，薄，小和高效率方向发展。

开关电源因其体积小，重量轻和效率高的优点而在各种电子信息设备中得到广泛的应用。

伴随着人们对开关电源的进一步升级，低电压，大电流和高效率的开关电源成为研究趋势。

开关电源分为AC/DC和DC/DC其中DC/DC变换已实现模块化，其设计技术和生产工艺已相对成熟和标准化。

DC/DC变换是将固定的直流电压变换成可变的直流电压，也称为直流斩波。

斩波电路主要用于电子电路的供电电源，也可拖动直流电动机或带蓄电池负载等。

IGBT降压斩波电路就是直流斩波中最基本的一种电路，是用IGBT作为全控型器件的降压斩波电路，用于直流到直流的降压变换。

IGBT是MOSFE与双极晶体管的复合器件。

它既有MOSFE易驱动的特点，又具有功率晶体管电压、电流容量大等优点。

其频率特性介于MOSFE与功率晶体管之间，可正常工作于几十千赫兹频率范围内，故在较高频率的大、中功率应用中占据了主导地位。

所以用IGBT作为全控型器件的降压斩波电路就有了IGBT易驱动，电压、电流容量大的优点。

IGBT 降压斩波电路由于易驱动，电压、电流容量大在电力电子技术应用领域中有广阔的发展前景，也由于开关电源向低电压，大电流和高效率发展的趋势，促进了IGBT 降压斩波电路的发展。

IGBT驱动电路参数计算详解

IGBT驱动电路参数计算详解

IGBT驱动电路参数计算详解大功率IGBT 模块在使用中驱动器至关重要，本文介绍在特定应用条件下IGBT门极驱动性能参数的计算方法，经验公式及有关CONCEPT 驱动板的选型标准，得出的一些参数值可以作为选择一款合适IGBT驱动器的基本依据。

1 门极驱动的概念IGBT存在门极-发射极电容Cge，门极-集电极电容Cgc，我们将IGBT的门极等效电容定义为Cg，门极驱动回路的等效电路如下图所示：其本质是：一个脉冲电压源向RC电路进行充放电，对于这个电压源，有2个物理量我们需要关心，1.它的功率；2.它的峰值电流。

2 驱动功率的计算驱动器是用来控制功率器件的导通和关断。

为了实现此功能，驱动器对功率器件的门极进行充电以达到门极开通电压VGE_on，或者是对门极进行放电至门极关断电压VGE_off。

门极电压的两种电平间的转换过程中，在驱动器门极驱动电阻及功率器件组成的回路中产生一定的损耗。

这个参数我们称为驱动功率PDRV。

驱动器必须根据其所驱动的功率器件所需的驱动功率来选择。

驱动功率可以从门极电荷量QGate，开关频率fIN，以及驱动器实际输出电压摆幅ΔVGate 计算得出：P DRV = Q Gate * f IN * ΔV Gate (Eq. 1)备注：P DRV: 驱动器每通道输出功率；f IN: IGBT开关频率；Q Gate :IGBT门极电荷，可从规格书第一页查出，不同IGBT该数值不同；ΔV Gate:门极驱动电压摆幅，等于驱动正压+U 和负压–U 之间差值。

如果门极回路放置了一个电容CGE (辅助门极电容)，那么驱动器也需要对该电容进行充放电，如图1 所示：图1.带外接阻容的门级驱动只要CGE 在一个周期内被完全的充放电，那么RGE 值并不影响所需驱动功率。

驱动功率可以从以下公式得出：P DRV = Q GATE * f IN *ΔV GATE + C GE * f IN*ΔV GATE2(Eq. 2)这个功率是每个IGBT 驱动时必须的，但门极的充放电是没有能量损失的，这个功率实际上损失在驱动电阻及外部电路中。