基于2SC0108T的即插即用型IGBT驱动器

公式如下：

　　式中Rb的值为71K-181K时，阻断时间可以设置在20ms-130ms之间，选择Rb为0Ω， 死区时间最小可以设为9us。Tb端不应悬空，可在Tb端接一个参考电压来设置阻断时间，其计算公式如下：

　　式中， 参考电压Ub在1.42v-3.62v范围内时，可以设置在20ms-130ms之间。

　　2.2 前级驱动电路

　　由于驱动器置于IGBT模块上，控制器与驱动板之间的逻辑信号走线相对较长。为了提高信号的驱动能力和抗干扰能力，设计了前级驱动电路，如图3所示。

图3 前级驱动电路

　　驱动信号先后经过了电平转换、电平箝位、死区/互锁电路和波形整形最终送入2SC0108T模块。因2SC0108T为高电平驱动方式，所以此功能电路设计成输入信号相对输出信号为反逻辑，即控制器驱动信号为低电平时，加在IGBT上的栅压为正向栅压来触发IGBT导通；反之，IGBT关断。当控制器上电复位或出现故障时，驱动信号为高电平，从而关断IGBT，提高了系统的可靠性和安全性。

　　由Q101、Q102构成的电路网络主要完成两路信号的互锁和死区时间的设定，两路驱动信号的死区时间可以通过稳压管D108、D109的稳压值来调节，直接模式下（Rm=150 k），稳压管D108、D109的稳压值为3.3 V。硬件死区电路有效时，经试验测得死区时间为5.08 μs，死区时间可以满足实际工程中的需要。表1为互锁电路信号作用表。

　　由表1可知，2SC0108T工作在直接模式下，由于有互锁电路，避免了IGBT上下直通的可能。

表1 互锁电路信号作用表

　　2.3 故障信号调理电路

　　故障状态输出端SO1、SO2实时显示IGBT模块和供电电源的状态，并通过故障报警信号调理电路上报控制器。

　　因故障状态输出端SO1、SO2为集电极开路门电路，外部需接上拉电阻。当故障（初级侧欠压、二次侧欠压、IGBT过流或短路）发生时，相应的SOx输出低电平；否则，输出高电平。如果电源电压欠压，封锁驱动器并且两个故障输出端同时发出报警信号，直到电源电压工作正常。当二次侧发生故障（检测到IGBT模块短路或电源欠压）时，相应的故障输出端发出报警信号，在一个死区时间过后，相应的故障信号消失。所有故障状态均通过故障信号调理电路上报控制器。因故障状态输出端SO1、SO2为集电极开路门电路，故将两个故障输出端直接短接实现“或非”逻辑，作为故障报警信号公共端。当上述任何一种故障发生时，均作为有效故障信号上报控制器，并做相应处理，这样既可以简化电路硬件设计又可以提高驱动器的可靠性。经试验测得驱动器的欠压保护门限值为12.1 V，清除欠压故障电压门限值为12.8 V。

　　2.4 后级功率驱动电路

　　IGBT后级驱动电路为驱动信号输出通道和IGBT模块之间的电路接口。二次侧欠压、IGBT过流或短路故障状态的检测都是由后级功率驱动电路实现，如图4所示。

图4 后级功率驱动电路

　　VCE为IGBT集电极检测端，为了检测IGBT过流或短路，集电极检测端须通过图4所示的电路连接到IGBT的辅助集电极上。GH和GL分别为栅极开启和关断端，通过开启、关断栅极限流串并网络连接到IGBT的栅极。栅极限流阻值对驱动信号的前后沿陡度和IGBT的开关特性有影响。当阻值增大时，可以抑制栅极脉冲前后沿陡度、防止寄生振荡、减小开关dic/dt值、限制IGBT集电极尖峰电压；当阻值减小时，可能会导致G、E之间发生振荡以及IGBT集电极dic/dt值增加，引起IGBT集电极尖峰电压，使IGBT损坏。该功能电路的作用是，若栅极限流电阻发生开路故障，此电阻网络的阻值会增加，可以抑制驱动信号前后沿陡度、减小开关dic/dt值，可以保证即使栅极限流网络发生开路故障时，还能够触发IGBT，从而提高栅极后级驱动电路的可靠性。

　　二极管D1、D2用于二次侧欠压保护。当栅极驱动信号电压欠压时，不能触发IGBT导通，二极管因承受正向电压而导通，集电极检测端电压升高到设定值时，封锁相应的后级栅极驱动通道并通过故障输出端发出报警信号。为了防止误触发，二极管漏电流必须小。因正常导通时栅极驱动电压为+15 V，IGBT辅助集电极电压相对较低，为防止二极管反向击穿，其阻断电压应大于40 V。

　　当栅极处于失控状态、主电路突加电压时，由于集电极-栅极、栅极-发射极存在寄生电容，集电极电势的突然变化，就会有大小为C·du/dt的电流流过寄生电容（C为寄生电容容值），使栅极电势上升，误触发IGBT。为防止上述情况的发生，在GL和VE之间接一电阻Reg，为IGBT的栅极和发射极提供一个低阻抗回路，其阻值要求为22 kΩ或更大。

　　REF端内部集成有可以提供150 μA的恒流源，参考电阻Rth的阻值通过如下公式进行计算：

　　式中Vth为关断门限值电压。

此驱动器关少数民族门限值电压设