中心論題：

• 絕緣門極雙極型晶體管（IGBT）具有MOSFET和GTR兩者的優點
• 分析IGBT的驅動條件
• 介紹幾種常見的IGBT驅動電路
• 分析新型驅動電路的特點

解決方案：

• IGBT的驅動條件：保證低阻抗放電回路及正確的正負偏壓，驅動電路應對IGBT有自保護和抗幹擾功能，同時和控製電路嚴格隔離
• 采用高速光耦實現控製電路與主電路的隔離
  ，采用推挽式輸出方式降低驅動電路的輸出阻抗
• 新型實用驅動電路具有IGBT過電流保護功能
  ，可有效實現對IGBT的保護

引言
絕緣門極雙極型晶體管（Isolated Gate Bipolar Transistor）簡稱IGBT。也稱絕緣門極晶體管。由於IGBT 內具有寄生晶閘管
，所以也可稱作為絕緣門極晶閘管
，它是八十年代中期發展起來的一種新型複合器件。由於它將MOSFET 和GTR 的優點集於一身，既具有輸入阻抗高
、速度快、熱穩定性好和驅動電路簡單的優點，又有通態電壓低耐壓高的優點，因此發展很快，倍受歡迎，在電機驅動、中頻和開關電源以及要求快速、低損耗的領域，IGBT有取代MOSFET和GTR 的趨勢。但在IGBT shijiyingyongzhongyigeyaozhongdiankaolvdewentishiqizhajiqudongdianlushejideheliyufou，zaiciwomenzixingshejileyizhongjiandanershiyongdequdongdianlu

，bingqudelehenhaodexiaoguo。

IGBT 的驅動條件
IGBT 的驅動條件與它的靜態和動態特性密切相關。柵極的正偏壓+VGE

、負偏壓-VGE 和柵極電阻RG 的大小
，對IGBT 的通態電壓

、開關時間
、開關損耗

、承受短路能力以及dVCE/dt等參數都有不同程度的影響。門極驅動條件與器件特性的關係如表1 所示。

表1 門極驅動條件與器件特性的關係


1、 正偏壓+VGE 的影響
當VGS 增加時，通態電壓下降，IGBT 的開通能量損耗下降，但是VGE 不能隨意增加，因為VGE 增加到一定程度之後對IGBT 的負載短路能力及dVCE/dt 電流有不利影響。

2
、 負偏壓-VGE 的影響
負偏壓也是很重要的門極驅動條件
，它直接影響IGBT 的可靠運行。雖然-VGE 對關斷能耗沒有顯著影響，擔負偏壓的增高會使漏極浪湧電流明顯下降，從而避免過大的漏極浪湧電流使IGBT 發生不可控的擎住現象。

3、 門極電阻RG 的影響
門極電阻增加
，使IGBT 的開通與關斷能耗均增加，門極電阻減小又使di/dt 增大
，可能引發IGBT 誤導通，同時RG 上的能耗也有所增加。所以通常RG 一般取十幾歐到幾百歐之間。

因此
，為了使IGBT 能夠安全可靠得到通和關斷，其驅動電路必須滿足一下條件：

1. 由於是容性輸入阻抗，IGBT 對門極電荷集聚很敏感，因此要保證有一條低阻抗值得放電回路。
2. 門極電路中的正偏壓應為+12—15V，負偏壓-2—-10V。
3. 驅動電路應與整個控製電路在電位上嚴格隔離。
4. 門極驅動電路應盡可能簡單實用
，具有對IGBT 的自保護功能，並有較強的抗幹擾能力。

常見的IGBT 驅動電路
1、采用脈衝變壓器隔離驅動IGBT
電路如圖1 所示，這種電路結構簡單
，應用了廉價的脈衝變壓器實現IGBT 主zhu電dian路lu與yu控kong製zhi電dian路lu的de隔ge離li。其qi性xing能neng的de好hao壞huai取qu決jue於yu脈mai衝chong變bian壓ya器qi的de製zhi作zuo，應ying盡jin量liang減jian小xiao脈mai衝chong變bian壓ya器qi的de漏lou感gan抗kang
，並bing采cai用yong高gao鐵tie氧yang體ti鐵tie心xin
，最zui高gao工gong作zuo頻pin率lv可ke達da40KHz。


2、采用光耦合器及CMOS 驅動IGBT
電路圖如圖2 所示，該電路自身帶過流保護功能
，光耦合器將脈衝控製電路與驅動電路隔離，4011 的四個與非門並聯工作提高了驅動能力，互補晶體管V1、V2 降低驅動電路阻抗，通過R1
、C1 與R2、C2 獲得不同的正、反向驅動電壓，以滿足各種IGBT 對柵極驅動電壓的要求。該電路由於受光耦合器傳輸速度的影響，其工作頻率不能太高
，同時受4011 型CMOS電路最高工作電壓的限製，使+VGE 和-VGE 的幅值相互牽製
，並受到限製。


3、 用專用混合集成驅動電路
目前
，國外很多生產IGBT 器件的公司，為了解決IGBT 驅動的可靠性問題
，紛紛推出IGBT專用驅動電路，如美國MOTOROLA 公司的MPD 係列、日本東芝公司的KT 係列、日本富士公司的EXB 係列等。這些驅動電路抗幹擾能力強
，集成化程度高
，速度快，保護功能完善，可實現IGBT 的最優驅動，但一般價格比較昂貴，對於普通用戶很難接受。

新型實用驅動電路
該電路具有以下特點：

1. 該電路能夠產生+15V 和-5V 電壓，保證了IGBT 的可靠導通與關斷。
2. 該電路采用高速光耦實現了控製電路與主電路的隔離。
3. 該電路具有IGBT 過電流保護功能
，能夠有效的保護IGBT。
4. 該電路采用推挽式輸出方式，從而降低了驅動電路的輸出阻抗。
5. 適用於多種型號IGBT 的可靠驅動。

電路圖如圖3 所示
，采用由高速光耦H11L1、NPN 和PNP 型三極管組成推挽式輸出電路。變壓器副邊輸出交流18V 電壓，經整流橋變成直流
，470uF/50V 的電容濾波，作為IGBT 驅動電路的工作電壓。當IGBT 的電流小於設定過電流信號的時候
，比較器負輸入端電壓小於正輸入端設定的電壓值，此時比較器輸出高電平。當IGBT 的de電dian流liu大da於yu設she定ding過guo電dian流liu信xin號hao的de時shi候hou，比bi較jiao器qi負fu輸shu入ru端duan電dian壓ya大da於yu正zheng輸shu入ru端duan設she定ding的de電dian壓ya值zhi
，此ci時shi比bi較jiao器qi輸shu出chu低di電dian平ping。當dang比bi較jiao器qi輸shu出chu信xin號hao與yu控kong製zhi信xin號hao相xiang與yu後hou送song到dao高gao速su光guang耦ou合he器qi。正zheng常chang情qing況kuang下xia比bi較jiao器qi輸shu出chu高gao電dian平ping，當dang控kong製zhi信xin號hao位wei高gao電dian平ping時shi
，與yu門men輸shu出chu高gao電dian平ping使shi光guang耦ou合he器qi導dao通tong
，晶jing體ti管guanN1 基極沒有電流而關斷，此時電流可經R3、N2 的基射極、R6、Z3
、Z4、Z2 形成三極管N2 的基極電流，N2 開通，由於Z2 是15V 穩壓管
，輸出電壓嵌位在+15V
，驅動IGBT 導通；反之，黨控製脈衝信號為低電平時
，與門輸出低電平使光耦合器截止
，三極管N1 存在極基電流而導通

，N1 的集電極電壓變低
，N2截止，電流經R4、Z4、R6
、P1、N1 形成P1 管的極基電流
，P1 導通
，輸出電壓鉗位在-5V
，使IGBT 關斷。當IGBT chuyuguodianliuzhuangtaishi，bijiaoqishuchudidianping，cishiwulunkongzhixinhaoweigaodianpinghaishididianping，yumenshizhongshuchudidianping，youyishangkezhicishiqudongdianluyizhishuchu-5V 電壓而使IGBT 一直處於關斷狀態
，從而對IGBT 的過電流進行了有效的保護。

結論
該IGBT 驅動電路簡單
、實用，經我們長期的實驗證明，該電路經濟、實用、安全、可靠普遍適用於各種型號的IGBT，為普通的IGBT 用戶節省資金的情況下帶來了很大的方便。具有很大的應用前景。