由于IGBT导通后的管压降与所加正向栅压有关,在漏源电流一定的情况下,正向栅压增加时,通态压降下降,器件导通损耗减小。但若发生过流或短路,正向栅压越高,则电流幅值越高,IGBT越易损坏。对集电极额定电流200A的IGBT来说,VCC选择+12V~+15V比较合适,在这一点通态接近饱和值,是IGBT工作的最佳点。而为使IGBT在关断期间可靠截止,给处于截止状态的IGBT外加-10V左右的反向栅压VEE比较合适。实现电路中考虑到简化辅助电源设计的因素,采用24V单电源外加9.1V稳压管的方式为驱动电路供电。即:VCC=+15V,VEE=-9V。
(3)栅极电阻Rg的选取
栅极驱动电阻的取值非常重要,适当数值的栅极电阻能有效地抑制振荡、减缓开关开通时间、改善电流上冲波形、减小电压浪涌。从安全可靠性角度来说,应当取较大的栅电阻,但是,较大的栅电阻影响开关速度、增加开关损耗。从提高工作频率角度,应当取较小的栅电阻。一般情况下,可靠性是第一位的,因此使用中倾向于取较大值的电阻。栅极电阻的最佳值应当通过实验确定。本文中经过实验调试,选择Rg=4.7Ω。
(4)电容Ctrip的选取
M57962AL与M57962L的不同之处就在于,M57962AL利用改变引脚2,4之间的电容Ctrip可以对短路保护检测时间进行调整,应用比较灵活。若2脚悬空,短路保护检测时间为2.6μs,保护动作太灵敏常容易引起误动作。为此,通过接在2,4脚之间一个电容Ctrip来调节保护时间,选取1000pF左右的电容,保护时间大约为3μs。若保护仍然过于敏感,可改用3300pF的电容,此时保护时间约为6μs。
此外,对于M57962AL驱动电路,在以下两种情况容易导致驱动电路失去负偏压:一是产生负偏压的稳压二极管D2被击穿短路;二是驱动电路在单电源供电时,因失去电源供电电压的时候。此时若按传统的M57962AL单电源供电的典型接法(如图5),并没有保护信号给出,易造成IGBT的损坏。
图5 M57962AL的典型接法
针对上述情况,对M57962AL的外围电路进行了一些改进(如图4所示)。在正常情况下,D4导通,M57962AL的8脚为高电平,D1截止,VT导通,光耦输出呈低阻态,故障信号为低电平,表现为无故障。过流保护时,D4导通,M57962AL的8脚为低电平,D1导通,VT截止,光耦输出呈高阻态,故障信号为高电平,表现为有故障发生。如果稳压二极管D2击穿短路,则D4截止,VT截止,光耦输出呈高阻态,同样给出故障信号。如果驱动电路失去+24V电压,则光耦无电流流过,仍然表现为故障保护。这样就避免了IGBT因为失去负偏压或者失去供电而导致损坏。另外这里为了加快对故障信号的反应,故障保护输出光耦选用高速光耦6N137。
4 结语
性能优越的驱动电路是高频电源模块运行可靠的保证。采用驱动器M57962AL实现IGBT的驱动电路,可以使IGBT工作可靠,性能稳定。