IGD508E_IGD514E智能IGBT驱动电路

1. IGD系列IGBT驱动电路的特点
IGD系列IGBT驱动器是特别为准确、可靠地驱动功率管而设计的，适用于串并联电路中大功率、高耐压IGBT模块的驱动和保护。IGD508EI/EN和IGD515EI/EN驱动器的引脚互相兼容，驱动及状态识别信号通过外接光纤传输。驱动器内部包括一个集成化的高电压隔离的DC/DC变换器，如果电源电压超过了16V，则DC/DC转换器的两个输出端的开路电压就会超过18V，导致输出驱动器及输出端的过压保护电路动作。DC/DC的输出功率是6W，其中1W用于驱动器本身及光纤，其余5W用于驱动功率器件，如果选用的光纤的损耗较大，用于驱动的功率就会相应减少。IGD系列IGBT驱动器采用特殊的逻辑功能，极大地提高了IGBT电路工作的可靠性。IGD系列IGBT驱动器的特点如下：文章来源：http://www./qd/201.html
1）适用于IGBT及功率MOSFFT的驱动。
2）具有功率管保护和电源监测及自检功能。
3）栅极电流有+8A和+15A两种。
4）绝缘电压为交流5000V。
5）具有串联使用功能。
6）开关频率为0-1MHz。
7）占空比为0~100%。
8）通过光纤传输可实现远距离驱动。
IGD系列IGBT驱动器的应用领域有：逆变器、电机驱动器、DC/AC功率变换器、开关电源、雷达和激光电源、DC/DC变换器、RF射频发生器等。
2．IGD系列IGBT驱动器的功能
IGD系列智能驱动器适用于开关工作的IGBT、大功率模块、系列功率管并联电路的高频应用。IGD508EI/EN和ICD515EI/EN驱动器的引脚互相兼容，只是驱动电流不同。IGD系列的智能驱动器解决了所有与IGBT功率级有关的驱动和保护问题，不再需要外接控制电路和保护电路。IGD系列IGBT驱动器的内部框图如下图所示。

由正负电压控制的栅极驱动可以很可靠地保护IGBT模块，因为负向的栅极电压可以避免干扰引起IGBT模块误动作或振荡。IGD系列智能驱动器内集成了功率管的过流和短路保护电路、信号反馈检测电路、状态识别单元、制动单元、串联或并联单元及为驱动器供电的DC/DC变换器。
IGD系列IGBT驱动器的隔离特性可使工作电压达2500V、(对应的测试电压是7500V)，而使驱动模块可适用于高电庠差和高电压扰动的场合。IGD系列驱动器采用光缆传输，传输时间短，适用于高频电源、RF变换器和谐振变换器。IGD系列驱动器的过电流和短路保护信号，是通过检测IGBT集电极、发射极电压而获得的。如果超过了阈值电压，IGBT被截止并保持一定的截止时间，截止时间一过，IGBT再次被导通。此保护电路简单可靠，无需再接其他器件。
3．IGD系列IGBT驱动器的引脚功能
IGD系列IGBT驱动器的引脚功能如下：
1）脚1、2、3、4、9(GND)和10（VCC）为驱动模块的电源端，额定电源电压在12~15V之间。为了保证内部DC/DC变换器可靠启动，应在⑨脚和⑩脚附近接一个耐冲击的低电感电解电容。
2）引脚25是驱动器的输出端，用于驱动IGBT栅极，驱动功率来自12~15V电源。是否需要负的栅极电压，要由具体的应用和所使用的功率管决定。IGD508EX最大的栅极电流是+15A，可驱动大功率IGBT，也可直接驱动并联的功率模块组件。栅极电流由外接的栅极电阻限定。
应用中应用尽可能短的线将IGBT栅极与25脚连接，栅极电阻和二极管构成的栅极电路分别用以确定开通和关断时的开关速度，如下图所示。在栅极和发射极之间反接齐纳二极管，以防止产生寄生电压。二极管的耐压视栅极电压而定(12~15V)。
3）引脚22接IGBT发射极端，此脚同IGBT的发射极之间的连线应尽量短，连线长度不能超过10cm，并应采用绞合线。

4）引脚19(ME)为测量的功率管开通时的电压降端，以保证短路和过载时的保护电路正常工作。为了防止在功率器件关断时测量端承受到高集电极电压，应接入一个高阻二极管或几个1N4007型二极管。驱动器中的上拉电阻可保证在功率管开通时有电流流过测量二极管VDme、分压电阻Rme和功率管（见下图）。在测量端就可测出晶体管开通时的正向压降、二极管压降及分压电阻上的电压降，Rme减小了VDme上反方向的峰值电流，Rme的阻值为68Ω。功率管开通后，要延迟一定的时间才能检测，此延迟时间与功率开通的速度成反比例。

5）引脚20（Cb）。将20脚通过一个电容与24脚连接起来，由此可确定IGBT的截止时间。当电流检测电路响应后，故障信号会通过状态输出端SO输出，此期间为截止期。在截止期功率管受到驱动保护功能的保护而被关断。截止电容的容量不能超过470nF。截止时间一过，功率管便导道。
6）引脚21 (REF)。此脚外接一个齐纳二极管，提供一参考电压，由它来定义功率管导通时的最大电压降。当19脚 (ME)的电压高于REF端的电压时，IGD系列驱动器的保护电路动作，图中的参考电位是功率管的发射极，齐纳二极管与驱动模块的连线应尽量短。
7）引脚23(Cs)。Cs端通常接一个耐冲击的低电感电容（通常采用电解电容），它连接在DC/DC变换器的次级，起退耦作用。该电容为栅极提供8A或15A脉冲电流，电解电容连接在Cs和COM端之间，由于栅极的电流主要来自电解电容，所以也应尽量靠近驱动模块安装。电容量最大为250uF。为了防止DC/DC变换器次级的工作电压突升，可在该电容两端并联一个16V的齐纳二极管或一个瞬态抑制器，但此二极管的功耗最小为1.3W。 
8）引脚24为公共端。此脚是DC/DC变换器的次级阻塞电容器的接地端。同时提供滤波电容Cb的参考电位。公共端可以连接到IGBT的E端，稳压二极管的阳极也必须连接此脚。单极性门驱动电路如下图所示。
9）引脚30(IGND)。IGND端是接口电子器件FOL接收器的接地端，FOL接收器的布线如下图所示。

10）引脚31为+5V电源输入端。将一个对IGND端为+5V的电压接入31脚，此电源主要供给接口电子器件。如果FOL接收器需要的电流大于30mA，就必须再外接+5V电源。
11）引脚32为输入端。FOL接收器的输出信号接入32脚，如上图所示。
12）引脚33(INV)。INV端允许将输入信号反向，这个输入通常连接至IGND端。在驱动状态下，输入端INV允许FOL接收器与“高”或“低”的输出信号相连接。此功能特别适用于制动斩波器电路。
13）引脚34(SDOSA)。SDOSA端用于工作方式选择，第一种运行模式为正常工作模式，SDOSA端开路，如果出现故障，功率管会立即关断，即使仍然有输入信号，故障信号仍通过状态输出SO端输出给控制器件。第二种运行模式为若干个IGBT串联连接工作模式，这时SDOSA端接+5V的输入。这样即使发生故障，功率管也不会关断，SO端仅仅输出故障信号给控制器件，同时控制器件必须尽快关断所有的驱动器，即使保护电路也触发了，这仍然是唯一的一种保证串联电路对称性的方法。此功能同样可以用于IGBT的并联电路。每个功率管分别由一个驱动器控制，这时关断驱动器可使电流分布平衡，此功能也可用于桥式电路中，例如一旦发生故障，保证所有的功率管同时关断。
14）引脚35(SO)。SO端为驱动器的状态输出端，通过一电阻将用于识别状态的FOL发射极接入此脚，如下图所示。电源电压通过23脚(Cs)获得，这里的电压是+15V。输出端SO的状态如下：

·  如果电源电压太低，则输出端SO呈现低阻抗，即FET导通，即没有电流流过FOL的发射极。
·  如果接上电源后没有故障，则输出端SO呈现高阻抗，即电流流过状态识别电路FOL的发射极。如果保护电路（欠饱和检测）检测出故障信号，则输出端SO在截止时间内导通，同时将故障信号传输给了控制器件。
15）引脚36(CQ)。输出端SO的接收脉冲的宽度由36脚与24脚之间连接的电容决定。此宽度可根据不同的应用来设计(视通过FOL接点的速度和时钟频率而定）。采用470uF的电容可产生大约1us的接收脉冲。如果CQ端没接电容，则接收脉冲只能保持30ns。
4．应用电路
采用IGD508E/IGD515E驱动1700V/300A IGBT驱动电路如下图所示，该电路采用HP公司的HFBR-1522和HFBR2522系列器件，34脚( SDOSA）开路，驱动器为正常工作模式，一旦出现故障，IGBT即关断。33脚(INV)接地，所以信号没有被反向。36脚(CQ)的电容产生大约1us的识别脉冲，当Cme=56nF、Rref=75Ω时，响应时问大约是7us，响应阈值大约是额定电流的两倍。

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