一种简单的IGBT驱动和过流保护电路

动电源的功耗，门极正反向偏置电压之差为△Vge，工作频率为f，栅极电容为Cge，则电源的最少峰值电流为：

　　驱动电源的平均功率为：

　　2 IGBT的过流保护

　　IGBT的过流保护就是当上、下桥臂直通时，电源电压几乎全加在了开关管两端，此时将产生很大的短路电流，IGBT饱和压降越小，其电流就会越大，从而损坏器件。当器件发生过流时，将短路电流及其关断时的I—V运行轨迹限制在IGBT的短路安全工作区，用在损坏器件之前，将IGBT关断来避免开关管的损坏。

　　3 IGBT的驱动和过流保护电路分析

　　根据以上的分析．本设计提出了一个具有过流保护功能的光耦隔离的IGBT驱动电路，如图2。

　　图2 IGBT驱动和过流保护电路

　　图2中，高速光耦6N137实现输入输出信号的电气隔离，能够达到很好的电气隔离，适合高频应用场合。驱动主电路采用推挽输出方式，有效地降低了驱动电路的输出阻抗，提高了驱动能力，使之适合于大功率IGBT的驱动，过流保护电路运用退集电极饱和原理，在发生过流时及时的关断IGBT，其中V1．V3．V4构成驱动脉冲放大电路。V1和R5构成一个射极跟随器，该射极跟随器提供了一个快速的电流源，减少了功率管的开通和关断时间。利用集电极退饱和原理，D1、R6、R7和V2构成短路信号检测电路．其中D1采用快速恢复二极管，为了防止IGBT关断时其集电极上的高电压窜入驱动电路。为了防止静电使功率器件误导通，在栅源之间并接双向稳压管D3和D4。如是IGBT的门极串联电阻。

　　正常工作时：

　　当控制电路送来高电平信号时，光耦6N137导通，V1、V2截止，V3导通而V4截止，该驱动电路向IBGT提供+15V的驱动开启电压，使IGBT开通。

　　当控制电路送来低电平信号时，光耦6N137截至，VI、V2导通。V4导通而v3截止，该驱动电路向IBGT提供-5v的电压，使IGBT关闭。

　　当过流时：

　　当电路出现短路故障时，上、下桥直通此时+15V的电压几乎全加在IGBT上．产生很大的电流，此时在短路信号检测电路中v2截止，A点的电位取决于D1、R6、R7和Vces的分压决定，当主电路正常工作时，且IGBT导通时，A点保持低电平，从而低于B点电位。所有A1输出低电平，此时V5截止，而c点为高电平，所以正常工作时。输入到光耦6N137的信号始终和输出保持一致。当发生过流时，IGBT集电极退饱和，A点电位升高，当高于B电位（即是所设置的电位）时，即是当电流超过设计定值时，A1翻转而输出高电平，V5导通，从而将C点的电位箝在低电位状态，使与门4081始终输出低电平，即无论控制电路送来是高电平或是低电平，输人到光耦6N137的信号始终都是低电平，从而关断功率管。从而达到过流保护。直到将电路的故障排除后，重新启动电路。

　　4 仿真与实验

　　本设计电路在orCAD软件的仿真图形如下：

　　向驱动电路输入，高电平为+15v，低电平为-5v的方波信号。IGBT的输出波形如图3所示：

　　图3 IGBT输出信号

　　根据前面的原理和分析，该电路的实际电路输出波形如图4所示：

　　图4实际电路输出波形

　　5 结论

　　（1）该驱动电路能够为IGBT提供+15v和-5V驱动电压确保IGBT的开通和关断。

　　（2）具有过流保护功能，当过流时，保护电路起作用，及时的关断IGBT，防止IGBT损坏。

　　（3）本电路的可根据负载的需要动态调节最大电流，可以有很广的使用范围。

　　（4）本设计采用分立元件组成驱动电路，降低整个系统的成本。