驱动与保护电路的基本要求

IGBT驱动与保护电路的基本要求可归纳为以下几点：

① 提供适当的正向和反向输出电压，使IGBT能够可靠导通或关断；

② 提供足够大的瞬时功率或瞬时电流，使IGBT能够及时迅速建立栅控电场而导通或关断；

③ 尽可能小的输入、输出延迟时间，以提高工作频率；

④ 足够高的输入、输出电器隔离性能，使控制信号电路与门极驱动电路绝缘；

⑤ 具有可靠的过电流保护功能。

IGBT是MOSFET与GTR的复合结构，所以用于功率MOSFET的门极驱动电路原则上也能适用于IGBT。IGBT也是场控器件，输入阻抗很高，但对于大功率IGBT，由于有相当大的输入电容，在IGBT导通瞬间门极脉冲电流的峰值可以达到数安培，因此驱动电路应有足够大的正向电压和电流输出能力。同时IGBT的正向电压UGE还与它的导通电压UCE有关。当UGE增大时，导通电压UCE下降，只有当UGE增大到一定值时，UCE才能达到较低的饱和值。使IGBT达到饱和的正偏压与该器件的容量有关，例如对于50 A的器件，选择正偏压UGE为15 V较好，这时UCE约为4 V。通常对于较大容量的IGBT正偏压区为15～20 V。

门极负偏压对IGBT的关断特性影响不大，但对于用在驱动电机的功率变换器而言，为了使IGBT能稳定可靠地工作，还需要负偏压。同时门极负偏压还能够防止IGBT在过大的duGE/dt发生误触发，因此驱动电路中也引入 U-GE。负偏压通常取-5 V 或者稍大一些。

IGBT驱动电路中的门极电阻 RG 对它的工作性能影响很大，取较大的 GR ，对抑制IGBT的电流上升率d /diCt及降低器件上的电压上升率d /du t都有好处。但若 RG 过大，就会过分延长IGBT的开关时间，使它的开关损耗加大，这对高频的应用场合是很不利的。而过小的 GR 可以使di C /dt太大而引起IGBT的不正常或损坏，所以正确选择 RG 的原则是在开关损耗不太大的情况下，应选择略大的 RG 。 RG 的具体数值还与驱动电路的具体结构形式及IGBT的电压、电流大小有关，一般在数欧姆到数十欧姆，小容量IGBT的 RG 值较大，可超过100Ω 。

为了使门极驱动电路与控制信号电路隔离，应采用抗干扰能力强、信号传输时间短的隔离器件。IGBT门极与发射极的布线应尽量短，并且回路面积最小，以减小栅极电感和干扰信号的进入。

一种基于光耦合器件隔离信号的驱动电路如图4-8所示。驱动电路是由 MOSFET 及晶体管推挽电路组成，具有正、负偏置。当输入信号为高电平时，MOSFET截止，VT1导通，使IGBT导通；当输入信号为低电平时，MOSFET及VT2都导通，IGBT截止。

图4-8 IGBT驱动电路