逆变H桥IGBT单管驱动及保护

 

　　大家都知道，IGBT单管相当的脆弱，同样电流容量的IGBT单管，比同样电流容量的MOSFET脆弱多了，也就是说，在逆变H桥里头，MOSFET上去没有问题，但是IGBT上去，可能开机带载就炸了。这一点很多人估计都深有体会。当时我看到做鱼机的哥们用FGH25N120AND这个，反映很容易就烧了，当时不以为然。

　　只到我在工作中遇到，一定要使用IGBT的时候，我才发现我错了，当初我非常天真的认为，一个IRFP460,20A/500V的MOSFET，我用个SGH40N60UFD40A/600V的IGBT上去怎么样也不会炸的吧，实际情况却是，带载之后，突然加负载和撤销负载，几次下来就炸了，我以为是电路没有焊接好，然后同样的换上去，照样炸掉，这样白白浪费了好多IGBT。

　　后来发现一些规律，就是采用峰值电流保护的措施就能让IGBT不会炸，下面我就会将这些东西一起详细的说一说，说的不好请大家见谅，这个帖子会慢慢更新，也希望高手们多多提出意见。

　　我们将这个问题看出几个部分来解决：

　　1，驱动电路;

　　2，电流采集电流;

　　3，保护机制;

　　一、驱动电路

　　这次采用的IGBT为IXYS的，IXGH48N60B3D1，详细规格书如下：IXGH48N60B3D1

　　驱动电路如下：

　　

　　这是一个非常典型的应用电路，完全可以用于IGBT或者MOSFET，但是也有些不一样的地方。

　　1，有负压产生电路，

　　2，隔离驱动，

　　3，单独电源供电。

　　首先我们来总体看看，这个电路没有保护，用在逆变上100%炸，但是我们可以将这个电路的实质摸清楚。

　　先讲讲重点：

　　1：驱动电阻R2，这个在驱动里头非常重要，图上还有D1配合关闭的时候，让IGBT的CGE快速的放电，实际上看需要，这个D1也可以不要，也可以在D1回路里头串联一个电阻做0FF关闭时候的栅极电阻。

　　下面发几个波形照片，不同的栅极电阻，和高压HV+400V共同产生作用的时候，上下2个IGBT栅极的实际情况。

　　

 

　　上面的图，是在取消负压的时候，上下2管之间的栅极波形，栅极电阻都是在10R情况下。

　　上面的图是在不加DC400V情况下测量2管G极波形，下图是在DC400V情况下，2管的栅极波形。

　　为何第二个图会有一个尖峰呢。这个要从IGBT的内部情况说起，简单来说，IGBT的GE上有一个寄生的电容，它和另外的CGC一个寄生电容共同组成一个水池子，那就是QG，其实这个和MOSFET也很像的。

　　那么在来看看为何400V加上去，就会在下管上的G级上产生尖峰。借花献佛，抓个图片来说明：

　　

　　如上图所示，当上官开通的时候，此时是截止的，由于上官开通的时候，这个时候要引入DV/DT的概念，这个比较抽象，先不管它，简单通俗的说就是上管开通的时候，上管等效为直通了，+DC400V电压立马加入到下管的C级上，这么高的电压立刻从IGBT的寄生电容上通过产生一个感应电流，这个感应电流上图有公式计算，这个电流在RG电阻和驱动内阻的共同作用下，在下管的栅极上构成一个尖峰电压，如上面那个示波器的截图所示。到目前为止，没有引入米勒电容的概念，理解了这些，然后对着规格书一看，米勒电容是什么，对电路有何影响，就容易理解多了。