驅動電路的作用是將單片機輸出的脈沖進行功率放大，以驅動igbt.保證igbt的可靠工作，驅動電路起著至關重要的作用，對igbt驅動電路的基本要求如下：
(1) 提供適當?shù)恼蚝头聪蜉敵鲭妷?，使igbt可靠的開通和關斷。
(2) 提供足夠大的瞬態(tài)功率或瞬時電流，使igbt能迅速建立柵控電場而導通。
(3) 盡可能小的輸入輸出延遲時間，以提高工作效率。
(4) 足夠高的輸入輸出電氣隔離性能，使信號電路與柵極驅動電路絕緣。
(5) 具有靈敏的過流保護能力。
第一種驅動電路exb841/840
exb841工作原理如圖1,當exb841的14腳和15腳有10ma的電流流過1us以后igbt正常開通，vce下降至3v左右，6腳電壓被鉗制在8v左右，由 于vs1穩(wěn)壓值是13v,所以不會被擊穿，v3不導通，e點的電位約為20v,二極管vd,截止，不影響v4和v5正常工作。
當14腳和15腳無電流流過，則v1和v2導通，v2的導通使v4截止、v5導通，igbt柵極電荷通過v5迅速放電，引腳3電位下降至0v,是igbt柵一 射間承受5v左右的負偏壓，igbt可靠關斷，同時vce的迅速上升使引腳6“懸空”.c2的放電使得b點電位為0v,則v s1仍然不導通，后續(xù)電 路不動作，igbt正常關斷。
如有過流發(fā)生，igbt的v ce過大使得vd2截止，使得vs1擊穿，v3導通，c4通過r7放電，d點電位下降，從而使igbt的柵一射間的電壓uge降低 ,完成慢關斷，實現(xiàn)對igbt的保護。由exb841實現(xiàn)過流保護的過程可知，exb841判定過電流的主要依據(jù)是6腳的電壓，6腳的電壓不僅與vce 有關，還和二極管vd2的導通電壓vd有關。
典型接線方法如圖2,使用時注意如下幾點：
a、 igbt柵-射極驅動回路往返接線不能太長(一般應該小于1m)，并且應該采用雙絞線接法，防止干擾。
b、 由于igbt集電極產生較大的電壓尖脈沖，增加igbt柵極串聯(lián)電阻rg有利于其安全工作。但是柵極電阻rg不能太大也不能太小，如果 rg增大，則開通關斷時間延長，使得開通能耗增加;相反，如果rg太小，則使得di/dt增加，容易產生誤導通。
c、 圖中電容c用來吸收由電源連接阻抗引起的供電電壓變化，并不是電源的供電濾波電容，一般取值為47 f.
d、 6腳過電流保護取樣信號連接端，通過快恢復二極管接igbt集電極。
e、 14、15接驅動信號，一般14腳接脈沖形成部分的地，15腳接輸入信號的正端，15端的輸入電流一般應該小于20ma,故在15腳前加限流 電阻。
f、 為了保證可靠的關斷與導通，在柵射極加穩(wěn)壓二極管。
第二種 m57959l/m57962l厚膜驅動電路
m57959l/m57962l厚膜驅動電路采用雙電源(+15v,-10v)供電，輸出負偏壓為-10v,輸入輸出電平與ttl電平兼容，配有短路/過載保護和 封閉性短路保護功能，同時具有延時保護特性。其分別適合于驅動1200v/100a、600v/200a和1200v/400a、600v/600a及其以下的 igbt.m57959l/m57962l在驅動中小功率的igbt時，驅動效果和各項性能表現(xiàn)優(yōu)良，但當其工作在高頻下時，其脈沖前后沿變的較差，即信 號的最大傳輸寬度受到限制。且厚膜內部采用印刷電路板設計，散熱不是很好，容易因過熱造成內部器件的燒毀。
日本三菱公司的m57959l集成igbt專用驅動芯片它可以作為600v/200a或者1200v/100a的igbt驅動。其最高頻率也達40khz,采用雙電源 供電(+15v和-15v)輸出電流峰值為±2a,m57959l有以下特點：
(1) 采用光耦實現(xiàn)電器隔離，光耦是快速型的，適合20khz左右的高頻開關運行，光耦的原邊已串聯(lián)限流電阻，可將5v電壓直接加到輸入 側。
(2) 如果采用雙電源驅動技術，輸出負柵壓比較高，電源電壓的極限值為+18v/-15v,一般取+15v/-10v.
(3) 信號傳輸延遲時間短，低電平-高電平的傳輸延時以及高電平-低電平的傳輸延時時間都在1.5μs以下。
(4) 具有過流保護功能。m57962l通過檢測igbt的飽和壓降來判斷igbt是否過流，一旦過流，m57962l就會將對igbt實施軟關斷，并輸出過 流故障信號。
(5) m57959的內部結構如圖所示，這一電路的驅動部分與exb系列相仿，但是過流保護方面有所不同。過流檢測仍采用電壓采樣，電路特 點是采用柵壓緩降，實現(xiàn)igbt軟關斷，
避免了關斷中過電壓和大電流沖擊;另外，在關斷過程中，輸入控制信號的狀態(tài)失去作用，既保護關 斷是在封閉狀態(tài)中完成的。當保護開始時，立即送出故障信號，目的是切斷控制信號，包括電路中其它有源器件。
第三種 2sd315a集成驅動模塊
集成驅動模塊采用+15v單電源供電，內部集成有過流保護電路，其最大的特點是具有安全性、智能性與易用性。2sd315a能輸出很大的峰 值電流(最大瞬時輸出電流可達±15a)，具有很強的驅動能力和很高的隔離電壓能力(4000v)。2sd315a具有兩個驅動輸出通道，適合于驅 動等級為1200v/1700v極其以上的兩個單管或一個半橋式的雙單元大功率igbt模塊。其中在作為半橋驅動器使用的時候，可以很方便地 設置死區(qū)時間。
2sd315a內部主要有三大功能模塊構成，分別是ldi(logic to driver interface,邏輯驅動轉換接口)、igd(intelligent gate driver,智能門極驅動)和輸入與輸出相互絕緣的dc/dc轉換器。當外部輸入pwm信號后，由ldi進行編碼處理，為保證信號不受外界條件的 干擾，處理過的信號在進入igd前需用高頻隔離變壓器進行電氣隔離。從隔離變壓器另一側接收到的信號首先在igd單元進行解碼，并把 解碼后的pwm信號進行放大(±15v/±15a)以驅動外接大功率igbt.當智能門極驅動單元igd內的過流和短路保護電路檢測到igbt發(fā)生過 流和短路故障時，由封鎖時間邏輯電路和狀態(tài)確認電路產生相應的響應時間和封鎖時間，并把此時的狀態(tài)信號進行編碼送到邏輯控制單 元ldi.ldi單元對傳送來的igbt工作狀態(tài)信號進行解碼處理，使之在控制回路中得以處理。為防止2sd315a的兩路輸出驅動信號相互干擾 ,由dc/dc轉換器提供彼此隔離的電源供電。
2sd315使用時注意事項：
a、工作模式
驅動模塊的模式選擇端mod外接+15v電源，輸入引腳rc1和rc2接地，為直接工作模式。邏輯控制電平采用+15v,信號輸入管腳ina、inb連 接在一起接收來自單片機的脈沖信號。2sd315a的so1和so2兩只管腳輸出通道的工作狀態(tài)。當mod接地時，mod接地。通常半橋模式都是驅動一個直流母線上的一個橋臂，為避免上下橋臂直通必須設置死區(qū)時間，在死區(qū)時間里兩個 管子同時關斷。因此，rc 1, rc2端子必須根據(jù)要求外接rc網絡來產生死區(qū)時間，死區(qū)時間一般可以從100n,到幾個ms.圖中所示的rc 1, rc2分別連接lok.的電阻和100pf的電容，這樣產生的死區(qū)時間大約是500ns.
b、端口vl/reset
這個端子是用來定義具有施密特性質的輸入ina和inb的，使得輸入在2/3vl時開通，在i/3 vl時作為關斷信號。當pwm信號是ttl電平時， 該端子連接如圖3-5所示，當輸入ina和inb信號為15v的時候，該端子應該通過一個大約1k左右的電阻連接到++15v電源上，這樣開啟和關 斷電壓分別應該是lov和5v.另外，輸入ul/reset端還有另外的功能：如果其接地，則邏輯驅動接口單元l.di001內的錯誤信息被清除。
c、門極輸出端
門極輸出gx端子接電力半導體的門極，當scale驅動器用15v供電的時候，門極輸出土15v.負的門極電壓由驅動器內部產生。使用如圖3-6 結構的電路可以實現(xiàn)開通和關斷的速度的不一樣，增加了用戶使用的靈活性。
d、布局和布線
驅動器應該盡可能近的和功率半導體放在一起，這樣從驅動器到電力晶體管的引線就會盡可能的短，一般來說驅動器的連線盡量不要長 過10厘米。同時一般要求到集電極和發(fā)射極的引線采用絞合線，還有可以在igbt的門極和發(fā)射極之間連接一對齊納穩(wěn)壓二極管(15~18v) 來保護igbt不會被擊穿。
驅動模塊的模式選擇端mod外接+15v電源，輸入引腳rc1和rc2接地，為直接工作模式。邏輯控制電平采用+15v,信號輸入管腳ina、inb連 接在一起接收來自單片機的脈沖信號，進行同步控制。2sd315a的so1和so2兩只管腳外接三極管和光耦用來向單片機輸出兩輸出通道的 工作狀態(tài)，其輸出端結構皆為集電極開路輸出，可以通過外接上拉電阻以適用于各種電平邏輯。在管腳so1、so2和電源之間，以及visox 和lsx之間加發(fā)光二極管進行故障指示。正常情況下so1和so2輸出皆為高電平，上電后d3和d4先亮，延時幾秒后熄滅，同時d8和d15發(fā)亮。
當檢測到故障信號時，so1和so2的輸出電平被拉低到地，即d3和d4發(fā)亮，同時d8和d15閃爍。2sd315a是通過監(jiān)測uce(sat)來判斷回路是否 短路和過流，當檢測到一路或兩路發(fā)生過流現(xiàn)象時，檢測電路會把異常狀態(tài)回饋到驅動模塊，驅動模塊內部會產生一個故障信號并將它 鎖存，鎖存時間為1s,在這段時間內，驅動模塊不再輸出信號，而是將兩組igbt及時關斷予以保護。同時，狀態(tài)輸出管腳so1和so2的高電平 被拉低，光耦tlp521導通，兩路狀態(tài)信號通過或門74ls32送給單片機。為防止因關斷速度太快在igbt的集電極上產生很高的反電動勢，在 門極輸出端采用如圖3.11所示的電路結構實現(xiàn)開通和關斷速度的不同。開通時門極電阻為3.4ω，關斷時電阻為6.8ω，二極管采用快恢 復型，這樣就使關斷速度下降到安全水平。這是一張縮略圖，點擊可放大。按住ctrl,滾動鼠標滾輪可自由縮放
igbt短路失效機理
igbt負載短路下的幾種后果
(1) 超過熱極限：半導體的本征溫度極限為250℃，當結溫超過本征溫度，器件將喪失阻斷能力，igbt負載短路時，由于短路電流時結溫升 高，一旦超過其熱極限時，門級保護也相應失效。
(2) 電流擎住效應：正常工作電流下，igbt由于薄層電阻rs很小，沒有電流擎住現(xiàn)象，但在短路狀態(tài)下，由于短路電流很大，當rs上的壓降 高于0.7v時，使j1正偏，產生電流擎住，門級便失去電壓控制。
(3) 關斷過電壓：為了抑制短路電流，當故障發(fā)生時，控制電路立即撤去正門級電壓，將igbt關斷，短路電流相應下降。由于短路電流大， 因此，關斷中電流下降率很高，在布線電感中將感生很高的電壓，尤其是在器件內封裝引線電感上的這種感應電壓很難抑制，它將使器件 有過電流變?yōu)殛P斷過電壓而失效
igbt過流保護方法
(1) 減壓法：是指在故障出現(xiàn)時，降低門級電壓。由于短路電流比例于外加正門級電壓ug1,因此在故障時，可將正門級電壓降低。
(2) 切斷脈沖方法：由于在過流時，uce電壓升高，我們利用檢測集電極電壓的方法來判斷是否過流，如果過流，就切斷觸發(fā)脈沖。同時盡 量采用軟關斷方式，緩解短路電流的下降率，避免產生過電壓造成對igbt的損壞。