NPC三电平IGBT模块驱动电路设计及动态特性测试

二极管中点钳位NPC(neutral point clamped)三电平逆变器具备较低的开关应力、谐波分量和较好的抗干扰能力,促使其成为光伏、储能等新能源领域DC-AC变换器的主要拓扑之一。针对大功率应用场景中普遍采用的NPC三电平IGBT功率半导体模块开展研究,分析NPC三电平功率模块的换流回路,并据此给出对应换流回路的寄生参数精准仿真评估方法。依据换流回路寄生参数最小原则,设计适用于NPC三电平功率半导体模块的动态特性测试电路。根据换流回路以及电路工作原理,设计NPC三电平功率模块的驱动电路,并给出增强驱动电流、防直通及死区时间可调的驱动方案。最后,通过对NPC三电平IGBT模块的动态测试,详细评估了不同工况下功率器件的动态损耗。

一种通道复用的高可靠性隔离IGBT栅极驱动器

采用SIMC 0.18 um BCD工艺,设计一种输出电流2 A,隔离电压5 kV,CMTI为100 kV/us的单通道隔离IGBT栅极驱动器,该IGBT栅极驱动器集成双侧欠压保护、退饱和保护,具有高可靠性.为节省芯片面积和成本,提出一种通道复用技术,将高压侧退饱和状态监测信号(FLTH)和欠压闭锁状态监测信号(RDH)编码后使用一个数字隔离通道同时传输至低压侧,简化电路结构,节省芯片面积约10%.当发生欠压闭锁时,隔离式IGBT栅极驱动器不工作;当未发生欠压闭锁时,可以通过编码信号的脉冲宽度来区分是否发生退饱和状态.仿真与测试结果表明:采用通道复用技术可以准确的将高压侧的退饱和状态监测信号和欠压闭锁状态监测信号传输至低压侧.

一种具有数据采集功能的IGBT驱动器

文章介绍了一种新型IGBT驱动器,该驱动器除具有传统的驱动与短路保护功能外,还具有运行状态数据采集功能。采集IGBT运行状态数据及其故障时刻数据,有助于理解IGBT工作环境,分析IGBT失效原理,为电力电子装置改进和正向设计提供理论依据。该驱动器以可编程逻辑器件FPGA为核心,集脉冲控制、驱动与保护、信号采集、串行通信功能于一体。文章详述了驱动器主要功能模块,运用数学建模、仿真和试验测试等方法验证了其功能与可靠性,为驱动技术数字化、智能化发展提供了技术储备,为IGBT模块失效分析与健康管理研究提供数据支撑。

电压源换流器中IGBT串联动态均压新方法

由动态电压不均衡引起的器件击穿致使串联失败是串联的关键问题。传统无源缓冲电路是以牺牲绝缘栅双极晶体管(IGBT)快速性换取电压均衡,IGBT损耗大。建立功率端与驱动端反馈的新型剩余电流动作保护器(RCD)动态均压电路替代传统无源缓冲电路,对电路的均压效果和串联IGBT开关损耗进行仿真分析。试验验证了该动态均压电路在IGBT串联运行时能很好地抑制其驱动信号不同步造成的动态电压不均衡,确保了电压源换流器的安全运行。

IGBT驱动设计原理及技术比较

在IGBT等效的有源模型基础上,分析电感负载下IGBT的开关换流过程及门极驱动参数对开关过程的影响。详细地介绍了IGBT驱动的设计原理和技术方法,包括:信号传输、隔离电源、驱动输出、保护等方面,总结了不同设计方法导致驱动器输出特性的差异、优缺点。采用TX-2DE300M17,2SC0435和2QD15A17K-C三款集成驱动器,设计外围驱动电路,对英飞凌FF300R17KE4进行双脉冲测试实验,比较研究了开通暂态波形,分析三款驱动器的技术差异和优缺点,最后介绍了IGBT门极驱动应用过程中应着重注意的细节。

基于1ED020I12-FA的IGBT栅极驱动电路应用研究

针对现有栅极驱动芯片M57962L体积大、环境适应性差的问题,经过深入调研,选用1ED020I12-FA栅极驱动芯片代替M57962L。设计基于该芯片的新型功率驱动电路,并对其栅极驱动性能、过流保护、故障恢复、功率消耗等性能进行了试验研究。试验结果表明基于1ED020I12-FA的新型驱动电路具有开关速度快、体积小、功耗低、温度范围宽的优点,可以替代现有驱动电路。

IGBT门极驱动技术现状和发展趋势

分析了IGBT的工作特点及其对门极驱动器提出的新要求,并通过对当前主流门极驱动器供应商的产品的举例分析,对门极驱动技术的现状和发展趋势进行了研讨和总结。

一种可变门极电阻的大功率IGBT驱动

通过分析大功率IGBT寄生参数及主功率回路寄生参数对IGBT驱动的影响,提出了一种基于可变门极电阻的驱动电路,提高了驱动模块的产品兼容性,实现了驱动器对IGBT开关特性的精确控制,有效抑制开关过程中由于di/dt引起的电压尖峰。最后在Sabor中搭建了型号为FZ1500R33HE3的大功率IGBT的仿真模型,并进行仿真分析;通过搭建实物平台进行了双脉冲实验。仿真和实验结果表明,该驱动电路具有可行性。

IGBT驱动电路密勒效应的应对策略分析

IGBT的门极驱动电路影响IGBT的通态压降、开关时间、开关损耗、承受短路电流能力等,决定了IGBT的静态与动态特性。针对IGBT在开通和关断时,密勒效应对驱动的影响及其应对策略进行研究和分析。分析了密勒电容引起的寄生导通效应的4种应对策略,包括改变门极电阻,增加GE间电容,采用负压驱动以及有源密勒钳位技术,并分析了驱动电路中门极电阻对IGBT性能的影响。在此基础上,进行了实验对比,给出了实验分析结果。此外还对驱动与控制板的线缆连接要求进行了测试对比。实验结果表明,门极电阻的设置直接影响IGBT的开关性能,实际应用中需要综合考虑实际需求选择合适的门极电阻值来保证IGBT最优化地开通关断,密勒效应中的密勒电容对IGBT的开关性能影响非常大,驱动与控制板的线缆连接要求越短越好。

IGBT匹配驱动器的计算方法

为了给IGBT匹配有效可靠的驱动器,从实际工程应用的角度出发,介绍了为IGBT匹配合适驱动器的计算方法。并且采用该计算方法为FF300R17ME4型号的IGBT匹配了CONCEPT公司的2SP0115T2A0-17驱动板。通过此具体实例验证了该计算方法的有效性,可以为IGBT匹配到合适的驱动器,在实际研发中为IGBT匹配合适的驱动器具有非常好的指导意义。

电流源型驱动在高功率密度IGBT5中的应用研究

绝缘栅双极型晶体管IGBT(insulated gate bipolar transistor)的不断发展也推动着驱动技术的发展。为了减小高功率密度IGBT开通损耗以及优化电流变化率di/dt,提升系统的功率密度和能量转换效率,使用一种具有转换速率控制功能的驱动芯片设计电流源型驱动。通过双脉冲实验平台进行测试,将结果与传统的电压源型驱动测试的结果进行对比、分析,从而验证该电流源型驱动在减小开通损耗和优化电流变化率di/dt方面的优势,为驱动电路的研究与设计提供参考。

一种具有多重保护功能的新型IGBT驱动器

分析了IGBT的开关过程,针对IGBT的开关特点设计了具有多重保护功能的新型IGBT驱动器,并进行了对比试验研究以及模组级短路试验研究。试验结果表明,该驱动器具有更好的驱动特性和保护性能,桥臂直通短路保护速度提高了5倍,短路功耗下降了71%。

IGBT电阻组合均压控制方法

绝缘栅双极型晶体管(IGBT)串联技术是提高大功率电力电子设备电压等级与容量的有效方法,而其应用的关键在于保证瞬态电压的平衡。为了达到这个目的,通过对IGBT开关本身特性的分析,设计出由数字电路(FPGA)控制的多路电阻组合驱动的方法对IGBT串联电压进行平衡,并介绍了电阻组合均压控制方法的工作过程。仿真分析表明:在驱动有延时的情况下,此方案可以有效地抑制IGBT串联电压不均衡的现象,对工程实际应用有很好的参考价值。

栅射极并联电容对大功率IGBT开通过程的影响

高压大功率IGBT(绝缘型双极性晶体管)作为第三代电力电子领域最具有代表性的产品,正广泛的应用于高速动车组牵引系统中,高压大功率IGBT往往因为选取低的栅极电阻而导致集电极电流变化更快,因此有必要并联栅射极电容来降低集电极电流变化率。文中指出由于栅极引线电感的影响导致栅射极并联电容存在2种模式,与不增加栅射极电容的模式进行对比,分析了2种模式下对IGBT开通过程的影响,为IGBT的工程化应用提供参考,最后搭建了IGBT双脉冲测试台对理论分析进行试验验证。

具有先进保护功能的新型IGBT门极驱动器集成电路

论述了IGBT门极驱动器设计新方案,它具有先进的保护功能,如元件采用双电平开通以减小峰值电流,采用双电平关断以限制过电压,以及防止出现桥臂贯通的有源密勒箝位。此外还介绍一种包括双电平关断驱动器和有源密勒箝位功能的新电路,并对所述功能的试验及结果进行阐述,重点介绍双电平关断驱动器的中间电平对IGBT过电压的影响。

IR2111和IR2130在PWM直流伺服系统中的应用

介绍了IR2111和IR2130功率MOSFET/IGBT驱动器的特点 ,分析了以IR2111和IR2130作为功率元件驱动器的PWM直流伺服系统主电路的工作原理。

一种适用于充电机的IGBT高频驱动电路

随着国内地铁行业的快速发展,辅助系统充电机所用绝缘栅双极晶体管(IGBT)的开关频率已经可以达到上百千赫兹,一般的驱动器已经无法满足高频条件下对驱动信号的要求,IGBT高频驱动成为当前的研究焦点。基于MOS管开关速度快的特性以及比较器高精度、良好的稳定性、灵敏性、开关等特性,设计了一款IGBT高频驱动器。比较器把接收到的驱动信号转换为两路不同的驱动信号传输至PMOS管与NMOS管,从而实现IGBT高频驱动功能。搭建实验平台,经测试IGBT高频驱动开关频率可以实现100 kHz。和传统驱动电路对比,IGBT开关频率提高了50 kHz,实现了IGBT开关频率高频化。研究成果对大功率IGBT及SiC MOSFET驱动技术的应用具有一定的参考价值。

新型高压大功率IPM模块的封装与驱动技术

随着电压与电流密度的不断增加,对IPM模块封装的稳定性与驱动电路的可靠性提出了更高的要求.本文以赛米控(Semikron)公司采用SKiiPR○技术的SKiiP3/4系列IPM为基础,分析了在新型高压大功率IPM封装中为了提高模块热稳定性与温度循环能力所采用的无底板技术、芯片烧结技术、压接技术.论述了大功率IPM中IGBT对栅极驱动电路和各保护机制的要求.针对信号隔离脉冲变压器易磁饱和的特性,运用脉冲调制的办法,使驱动信号可以在较宽占空比范围内通过脉冲变压器传递.设计了为栅极驱动电路提供足够驱动功率的DC/DC全桥变换器.

浅谈光耦ACPL-332J在变频器中的应用

介绍光耦的基本知识和一般应用,分析了ACPL-332 J的优势和主要特性;最后详细描述了ACPL-332 J在变频器驱动电路中的工作过程及其设计要点。