驅動電路的基本要求
　　
一個理想的IGBT驅動電路應具有以下基本性能：

(1)動態驅動能力強
，能為IGBT柵極提供具有陡峭前後沿的驅動電壓脈衝；
(2)IGBT導通後，柵極驅動電路提供給IGBT的驅動電壓和電流要有足夠的幅度
，使IGBT的功率輸出級總處於飽和狀態，瞬時過載時，柵極驅動電路提供的驅動功率要足以保證IGBT不退出飽和區而損壞；
(3)能向IGBT提供適當的正向柵壓，一般取+15V為宜；
(4)能向IGBT提供足夠的反向柵壓
，利於IGBT的快速關斷
，幅值一般為5V-15V；
(5)由於IGBT多用於高壓場合，驅動電路必需有足夠的輸入輸出電隔離能力且不影響驅動信號的正常傳輸；
(6)具有柵壓限幅電路，保護柵極不被擊穿；
(7)輸入輸出信號傳輸具有盡可能短的延時；
(8)當IGBT負載短路或過流時
，能在IGBT允許時間內通過逐漸降低柵壓自動抑製故障電流，實現軟關斷
；
(9)當出現過流、短路等情況時能迅速發出過流保護信號供給控製電路進行處理。

驅動器的選擇
　　　　
HR065的短路保護穩定，但可靠性差。經過對比分析
，我們選用日本三菱公司的M57962AL驅動器。該驅動器具有如下特點:
　　
(1)采用高速光偶隔離

，輸入輸出隔離絕緣強度高 ；
(2)輸入輸出電平與TTL電平兼容，適於單片機控製；   
(3)內部有定時邏輯短路保護電路，同時具有廷時保護特性；
(4)具有可靠通斷措施(采用雙電源供電)
； 
(5)驅動功率大，可以驅動600A/600V或400A/1200V的IGBT模塊。

M57962AL是厚模單列直插式封裝
，如圖1所示，是從左至右依次編號
，其中9～12為空端。各引腳功能如下：

1端和2端：故障檢測輸入端
；
4端：接正電源VCC ；
5端：驅動信號輸出端
；   
6端：接負電源VEE ；
8端：故障信號輸出 ；
13端和14端：驅動信號輸入端。

圖1：M57962AL芯片的外觀尺寸圖　

M57962AL芯片的內部結構及內部保護電路如圖2和圖3所示。

圖2：M57962AL芯片的內部結構圖

圖3：M57962AL的內部保護電路圖

驅動電路的實現
　　
IGBT的驅動電路原理圖如圖4所示。

圖4：IGBT的驅動電路原理圖　

圖中Q1為由控製電路產生的驅動信號輸入

，fault為本驅動電路在檢測到過流等故障時發出的故障檢測信號。C1、G1、E1分別接IGBT的源
、柵
、漏級。驅動電路的供電采用單電源加穩壓管方式，主要考慮了以下幾個方麵的問題。
　　
(1) 穩壓管D的合理選擇
　　
驅動器M57962AL通過檢測IGBT的通態飽和壓降（即1腳的電壓U1）來判斷是否過流，當檢測出IGBT的柵極和源極同為高電平時就判斷為過流
，此時降低柵極驅動電壓。並通過光耦向控製電路發出故障信號。IGBT正常工作時的通態壓降一般為2.5V～3.0V。而M57962AL的過流檢測端的閥值電壓Ucs設計為10V。如此高的閥值電壓對諸如橋臂直通

、負fu載zai短duan路lu等deng情qing況kuang有you一yi定ding的de保bao護hu作zuo用yong。但dan動dong作zuo非fei常chang遲chi緩huan
，甚shen至zhi起qi不bu到dao保bao護hu作zuo用yong。因yin此ci必bi須xu降jiang低di過guo流liu保bao護hu閥fa值zhi，方fang法fa是shi在zai檢jian測ce端duan串chuan聯lian一yi穩wen壓ya管guanD2，通過實驗來確定穩壓管的穩壓值。它們之間滿足如下關係：
　　
當芯片1腳的電壓U1達到過流檢測端的閥值電壓UCS，M57962AL軟降柵壓，同時發出故障信號。VD2選取越大則允許的VCE越小
，IGBT允許流過的電流值亦越小。在本課題研究中，設定的管壓保護值為4.2V，對應的保護電流值為300A
，所以采用的穩壓管D2的壓降為
　　
(2)VCC、VEE的選取
　　
由於IGBT導dao通tong後hou的de管guan壓ya降jiang與yu所suo加jia正zheng向xiang柵zha壓ya有you關guan，在zai漏lou源yuan電dian流liu一yi定ding的de情qing況kuang下xia，正zheng向xiang柵zha壓ya增zeng加jia時shi，通tong態tai壓ya降jiang下xia降jiang，器qi件jian導dao通tong損sun耗hao減jian小xiao。但dan若ruo發fa生sheng過guo流liu或huo短duan路lu，正zheng向xiang柵zha壓ya越yue高gao
，則ze電dian流liu幅fu值zhi越yue高gao，IGBT越易損壞。對集電極額定電流200A的IGBT來說
，VCC選擇+12V～+15V比較合適，在這一點通態接近飽和值
，是IGBT工作的最佳點。而為使IGBT在關斷期間可靠截止


，給處於截止狀態的IGBT外加－10V左右的反向柵壓VEE比較合適。實現電路中考慮到簡化輔助電源設計的因素
，采用24V單電源外加9.1V穩壓管的方式為驅動電路供電。即：VCC＝＋15V，VEE＝－9V。

(3)柵極電阻Rg的選取
　　
柵極驅動電阻的取值非常重要，適當數值的柵極電阻能有效地抑製振蕩、減緩開關開通時間、改善電流上衝波形、減小電壓浪湧。從安全可靠性角度來說，應當取較大的柵電阻

，但是
，較大的柵電阻影響開關速度、增(zeng)加(jia)開(kai)關(guan)損(sun)耗(hao)。從(cong)提(ti)高(gao)工(gong)作(zuo)頻(pin)率(lv)角(jiao)度(du)，應(ying)當(dang)取(qu)較(jiao)小(xiao)的(de)柵(zha)電(dian)阻(zu)。一(yi)般(ban)情(qing)況(kuang)下(xia)，可(ke)靠(kao)性(xing)是(shi)第(di)一(yi)位(wei)的(de)
，因(yin)此(ci)使(shi)用(yong)中(zhong)傾(qing)向(xiang)於(yu)取(qu)較(jiao)大(da)值(zhi)的(de)電(dian)阻(zu)。柵(zha)極(ji)電(dian)阻(zu)的(de)最(zui)佳(jia)值(zhi)應(ying)當(dang)通(tong)過(guo)實(shi)驗(yan)確(que)定(ding)。本(ben)文(wen)中(zhong)經(jing)過(guo)實(shi)驗(yan)調(tiao)試(shi)，選(xuan)擇(ze)Rg=4.7Ω。
　　
(4)電容Ctrip的選取
　　
M57962AL與M57962L的不同之處就在於
，M57962AL利用改變引腳2
，4之間的電容Ctrip可以對短路保護檢測時間進行調整，應用比較靈活。若2腳懸空，短路保護檢測時間為2.6μs，保護動作太靈敏常容易引起誤動作。為此，通過接在2，4腳之間一個電容Ctrip來調節保護時間，選取1000pF左右的電容
，保護時間大約為3μs。若保護仍然過於敏感，可改用3300pF的電容，此時保護時間約為6μs。
　　
此外，對於M57962AL驅動電路，在以下兩種情況容易導致驅動電路失去負偏壓：一是產生負偏壓的穩壓二極管D2被擊穿短路；二是驅動電路在單電源供電時，因失去電源供電電壓的時候。此時若按傳統的M57962AL單電源供電的典型接法(如圖5)，並沒有保護信號給出，易造成IGBT的損壞。

圖5：M57962AL的典型接法　　

針對上述情況，對M57962AL的外圍電路進行了一些改進（如圖4所示）。在正常情況下，D4導通
，M57962AL的8腳為高電平，D1截止，VT導通，光耦輸出呈低阻態，故障信號為低電平
，表現為無故障。過流保護時，D4導通，M57962AL的8腳為低電平，D1導通
，VT截止，光耦輸出呈高阻態，故障信號為高電平，表現為有故障發生。如果穩壓二極管D2擊穿短路，則D4截止，VT截止，光耦輸出呈高阻態
，同樣給出故障信號。如果驅動電路失去+24V電壓，則光耦無電流流過，仍然表現為故障保護。這樣就避免了IGBT因為失去負偏壓或者失去供電而導致損壞。另外這裏為了加快對故障信號的反應，故障保護輸出光耦選用高速光耦6N137。
　　
性能優越的驅動電路是高頻電源模塊運行可靠的保證。采用驅動器M57962AL實現IGBT的驅動電路，可以使IGBT工作可靠，性能穩定。