igbt驅動器是驅動igbt并對其整體性能進行調控的裝置，它不僅影響了igbt 的動態性能，同時也影響系統的成本和可靠性。驅動器的選擇及輸出功率的計算決定了換流系統的可靠性。驅動器功率不足或選擇錯誤可能會直接導致 igbt 和驅動器損壞。

　　一、igbt驅動器的結構形式及特點

　　目前供igbt使用的驅動電路形式多種多樣 ，各自的功能也不盡相同。從綜合的觀點看 ，還沒有一種十全十美的電路。 　從電路隔離方式看，igbt驅動器可分成兩大類，一類采用光電耦合器，另一類采用脈沖變壓器，兩者均可實現信號的傳輸及電路的隔離。 　下面以日本富士公司的 exb841 驅動器為例 ，簡單說明光電耦合驅動器的工作原理（見圖）。圖中 + 20v驅動電源通過r1 和v5 分為+15v及 + 5v兩部分。當來自控制電路的控制脈沖進入光電耦合器v1 后 ，放大器使v3 導通 ，gbt柵極即得到一個 +15v 驅動信號并導通。當控制信號消失后 ，v4 導通 ，此時igbt即得到一個 - 5v 的柵源電壓并截止。igbt在導通期間過流時 ，會脫離飽和狀態 ，此時uds升高。驅動器內的保護電路通過 v6 檢測到這一狀態后 ，一方面在 10μs 內逐步降低柵壓 ，使 igbt進入軟關斷狀態 ，另一方面通過光耦 v2 向控制電路發出過流信號。

　　光電耦合驅動器的最大特點是雙側都是有源的 ，由它提供的正向脈沖及負向封鎖脈沖的寬度可以不受限制 ，而且可以較容易地通過檢測 igbt通態集電極電壓實現各種情況下的過流及短路保護 ，并對外送出過流信號。目前國內外都趨向于把這種驅動器做成厚膜電路的形式 ，因此具有使用較方便 ，一致性及穩定性較好的優點。其不足之處是需要較多的工作電源。例如 ，全橋式開關電源一般需要四個工作電源 ，從而增加了電路的復雜性。驅動器中的光電耦合器盡管速度較高 ，但對脈沖信號仍會有 1μs左右的滯后時間 ，不適應某些要求較高的場合。光電耦合器的輸入輸出間耐壓一般為交流2500v ，這對某些場合是不夠的。例如 ，許多逆變焊機的輸出直接反饋到控制電路 ，而國家的有關標準卻規定焊機輸入輸出之間應能承受交流 電壓 從而給電路的設計增加了困4000v ，難。另外 一旦 燒壞 驅動器通常也隨之， igbt ，燒毀 從而增加了維修的復雜性及費用。

　　二、驅動電路的基本性能

　　IGBT器件的發射極和柵極之間是絕緣的二氧化硅結構，直流電不能通過，因而低頻的靜態驅動功率接近于零。但是柵極和發射極之間構成了一個柵極電容CGs，因而在高頻率的交替導通和關斷時需要一定的動態驅動功率。小功率IGBT的CGs一般在10~l00pF之內，對于大功率的絕緣柵功率器件，由于柵極電容CGs較大，在1~l00pF，甚至更大，因而需要較大的動態驅動功率。

　　IGBT柵極電壓可由不同的驅動電路產生，柵極驅動電路設計的優劣直接關系到由IGBT構成的系統長期運行可靠性。正向柵極電壓的值應該足夠令IGBT產生完全飽和，并使通態損耗減至最小，同時也應限制短路電流和它所帶來的功率應力。

　　IGBT正柵壓VGE越大，導通電阻越低，損耗越小。但是，如果VGE過大，一旦IGBT過流，會造成內部寄生晶閘管的靜態擎柱效應，造成IGBT失效。相反如果VGE過小，可能會使IGBT的工作點落人線性放大區，最終導致器件的過熱損壞。在任何情況下，開通時的柵極驅動電壓，應該在12~20V之間。

　　當柵極電壓為零時，IGBT處于斷態。由于IGBT的關斷過程可能會承受很大的dv/dt，伴隨關斷浪涌電流，干擾柵極關斷電壓，可能造成器件的誤開通。為了保證IGBT在集電極-發射極電壓上出現dv/dt噪聲時仍保持關斷，必須在柵極上施加一個反向關斷偏壓，采用反向偏壓還可減少關斷損耗。反向偏壓應該在—5~—15V之間。理想的心鄒驅動再路應具有以下基本性能：

　　1）要求驅動電路為IGBT提供一定幅值的正反向柵極電壓VGE。理論上VGE≥VGE（th），IGBT即可導通；當VGE太大時，可能引起柵極電壓振蕩，損壞柵極。正向VGE越高，IGBT器件的VGES越低，越有利于降低器件的通態損耗。但也會使IGBT承受短路電流的時間變短，并使續流二極管反向恢復過電壓增大。因此正偏壓要適當，一般不允許VGE超過+20V。關斷IGBT時，必須為IGBT器件提供—5~—15V的反向VGE，以便盡快抽取IGBT器件內部的存儲電荷，縮短關斷時間，提高IGBT的耐壓和抗干擾能力。采用反偏壓可減少關斷損耗，提高IGBT工作的可靠性。

　　2）要求驅動電路具有隔離的輸入、輸出信號功能，同時要求在驅動電路內部信號傳輸無延時或延時很小。

　　3）要求在柵極回路中必須串聯合適的柵極電阻RG，用以控制VGE的前后沿陡度，進而控制IGBT器件的開關損耗。RG增大，VGE前后沿變緩，IGBT開關過程延長；開關損耗增加；RG減小，VGE前后沿變陡，IGBT器件開關損耗降低，同時集電極電流變化率增大。較小的柵極電阻使得IGBT的導通di/dt變大，會導致較高的dv/dt，增加了續流二極管恢復時的浪涌電壓。因此，在設計柵極電阻時要兼顧到這兩個方面的問題。因此，RG的選擇應根據IGBT的電流容量、額定電壓及開關頻率，一般取幾歐姆到幾十歐姆。

　　4）驅動電路應具有過壓保護和dv/dt保護能力。當發生短路或過電流故障時，理想的驅動電路還應該具備完善的短路保護功能。

　　柵極驅動功率

　　IGBT要消耗來自柵極電源的功率，其功率受柵極驅動負、正偏置電壓的差值△VGE、柵極總電荷Qc和工作頻率Fs的影響。驅動電路電源的最大峰值電流IGPK為

　　IGPK=±（△VGE/RG）

　　驅動電路電源的平均功率PAV為

　　PAV=AVCE×Qc×Fs

　　驅動電路電源應穩定，能提供足夠高的正負柵壓，電源應有足夠的功率，以滿足柵極對驅動功率的要求。在大電流應用場合，每個柵極驅動電路最好都采用獨立的分立的隔離電源。驅動電路的電源和控制電路的電源應獨立設置，以減小相互間的干擾，推薦使用帶多路輸出的開關電源作為驅動電路電源。