2SD315A在驅動大功率IGBT中的應用

　　摘要： 討論了IGBT的驅動要求，并從結構特點到使用注意事項及應用實例等方面介紹了用于大功率IGBT驅動電路中的2SD315A模塊。

　　關鍵詞： IGBT驅動;2SD315A

　　引言

　　IGBT常用的驅動模塊有TLP250，以及EXB841/840系列的驅動模塊。但在燃料電池城市客車DC/DC變換器的研制過程中發現，由于車載DC/DC變換器常常工作在大功率或超大功率的狀態中，而處在這種狀態下的IGBT瞬時驅動電流大，要求可靠性要高，使得傳統的驅動電路已經不能滿足其使用要求，經過研究分析，選用瑞士CONCEPT公司生產的用于驅動和保護IGBT或功率MOSFET的專用集成驅動模塊2SD315A作為大功率IGBT(800A/1200V)的驅動器件，該驅動器集成了智能驅動、自檢、狀態反饋、DC/DC電源及控制部分與功率部分完全隔離等功能于一體。經過車載90kW DC/DC變換器實際道路工況運行實驗表明，效果良好。

　　IGBT的驅動要求

　　IGBT的驅動要求與其靜態和動態特性密切相關，即柵極的正偏壓、負偏壓和柵極電阻的大小，對IGBT的通態電壓、開關時間、開關損耗、承受短路能力、開關管C、E極間電壓的變換率等都有不同程度的影響。其開關作用是通過加正向柵極電壓形成溝道，給PNP晶體管提供基極電流，使IGBT導通。反之，加反向柵極電壓消除溝道，流過反向基極電流，使IGBT關斷。根據這樣的特性，針對它的驅動電路應該滿足：

　　IGBT是電壓型驅動，具有2.5~5V的閾值電壓，有一個容性輸入阻抗，因此，IGBT對柵極電荷非常敏感，需要有一條低阻抗值的放電回路，即驅動電路與IGBT的連線要盡量短。

　　用內阻小的驅動源對柵極電容充放電，以保證柵極控制電壓Vge有足夠陡的前后沿，使IGBT的開關損耗盡量小。另外，IGBT開通后，柵極驅動源應能夠提供足夠的功率使IGBT處于飽和狀態，否則IGBT容易遭到損壞。

　　當驅動電平+Vge增大時，IGBT通態壓降和開關損耗均下降，但負載短路時的Ic增大，IGBT能承受短路電流的時間減小，對其安全不利。

　　在關斷過程中，為盡快抽取PNP管的存儲電荷，須施加一負偏Vge，但它受IGBT的G、E間最大反向耐壓限制。

　　IGBT的柵極驅動電路應簡單實用，最好自身帶有對IGBT的保護功能，有較強的抗干擾能力。

　　由于IGBT在電力電子設備中多用于高壓場合，故驅動電路與控制電路在電位上應嚴格隔離。

　　2SD315A驅動模塊

　　2SD315A模塊能夠驅動1200A/1200V的IGBT，DC的開關頻率高于100kHz，可通過