摘 要： 目前，IGBT應(yīng)用領(lǐng)域的驅(qū)動(dòng)方案很多，現(xiàn)在市場(chǎng)上流行著很多種類非常成熟的IGBT驅(qū)動(dòng)模塊專用產(chǎn)品，各公司驅(qū)動(dòng)模塊都各有特點(diǎn)，但各個(gè)公司往往又因維護(hù)各自的知識(shí)產(chǎn)權(quán)，所以通用性較差，在驅(qū)動(dòng)保護(hù)功能配置等方面也有不盡完善的地方，因此文章從各公司驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)性能、電參數(shù)、價(jià)格、外形尺寸、外圍電路及應(yīng)用領(lǐng)域等進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，為使用者提供參考，并為進(jìn)一步推廣IGBT驅(qū)動(dòng)模塊的應(yīng)用打下基礎(chǔ)，同時(shí)也為各同行積累經(jīng)驗(yàn)。
關(guān)鍵詞： IGBT；驅(qū)動(dòng)模塊；性能；應(yīng)用
0 引言
隨著電力電子技術(shù)及微電子技術(shù)的互相促進(jìn)，半導(dǎo)體功率器件正向高頻化、大功率化、智能化和模塊化方向發(fā)展，其中在模塊化運(yùn)用領(lǐng)域的研究更為廣泛和深入。對(duì)于采用IGBT的電力電子裝置來(lái)說(shuō)，采用一個(gè)性能良好的驅(qū)動(dòng)電路可使IGBT工作在比較理想的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，同時(shí)縮短開(kāi)關(guān)時(shí)間，減小開(kāi)關(guān)損耗，對(duì)裝置的運(yùn)行效率、可靠性和安全性都有重要的意義[1]。
1 常用驅(qū)動(dòng)器模塊外部對(duì)比
1.1 各模塊外形尺寸的比較
由于分立式IGBT驅(qū)動(dòng)電路的元件多，保護(hù)電路復(fù)雜，可靠性和性能都比較差，因此實(shí)際中趨向于采用集成驅(qū)動(dòng)電路。例如北京落木源的TX系列（如TX-KA102）、日本富士公司的EXB系列[2]（如EXB841）、德國(guó)西門康公司的SKHI系列（如SKHI22AH4 R）及瑞士CONCEPT公司（如2SD315AI）[3]等生產(chǎn)的專為IGBT和功率MOSFET提供的SCALE系列集成電路等的運(yùn)用都很廣泛。圖1分別給出上面提到的各模塊的外形尺寸圖。
從圖1可看出，從尺寸上看，前兩者明顯優(yōu)于后兩者，尤以北京落木源生產(chǎn)的厚膜集成驅(qū)動(dòng)模塊TX-KA102布局更為緊湊，更節(jié)省空間。
1.2 各模塊相同功能引腳的比較
表1給出了TX-KA102、EXB841、SKHI22A-H4 R、2SD315A相同功能引腳參考。
從表1可明顯看出，四者中TX-KA102是保護(hù)功能最全的IGBT驅(qū)動(dòng)器，其盲區(qū)時(shí)間、延遲時(shí)間、軟關(guān)斷斜率及短路后再次啟動(dòng)的時(shí)間均可通過(guò)外接電容由用戶方便地調(diào)節(jié)，而在短路過(guò)流保護(hù)方面又采用了優(yōu)于行業(yè)其他產(chǎn)品的過(guò)流軟關(guān)斷技術(shù)，有效地降低了IGBT損壞的風(fēng)險(xiǎn)，使產(chǎn)品的適用性得到極大提高。
1.3 各驅(qū)動(dòng)器價(jià)格比較
各生產(chǎn)廠商生產(chǎn)的驅(qū)動(dòng)器性價(jià)比如表2所示。
從表2可看出，北京落木源在國(guó)內(nèi)，而后三者在海外，一般都委托國(guó)內(nèi)代理，故價(jià)格過(guò)高，而且訂貨的生產(chǎn)周期長(zhǎng)；北京落木源不僅價(jià)格適中，而且從廠家訂貨到發(fā)貨不到三周，周期短，發(fā)貨速度快，因此在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)非常適宜個(gè)人開(kāi)發(fā)與廠家批量購(gòu)買。
2 應(yīng)用性能的比較
2.1 電特性的比較
表3給出了各驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)相關(guān)性能參數(shù)。
從表3可以看出TX-KA102、EXB841、SKHI22A-H4 R及2SD315A四者之間應(yīng)用性能中主要電特性的差異，其中以TX-KA102在驅(qū)動(dòng)大功率IGBT性能方面明顯優(yōu)于其他驅(qū)動(dòng)器。
2.2 保護(hù)性能
IGBT應(yīng)用的關(guān)鍵問(wèn)題是其驅(qū)動(dòng)電路性能和保護(hù)電路性能的優(yōu)劣。TX-KA102、EXB841、SKHI22A-H4 R及2SD315A都是自身帶有對(duì)被驅(qū)動(dòng)IGBT進(jìn)行退飽和及過(guò)載保護(hù)功能的IGBT驅(qū)動(dòng)器，但EXB841在被驅(qū)動(dòng)IGBT出現(xiàn)退飽和或過(guò)流時(shí)，僅可進(jìn)行軟關(guān)斷保護(hù)，而SKHI22A-H4 R和2SD315A直接硬關(guān)斷，不可避免地出現(xiàn)瞬間帶來(lái)的電壓尖峰與電磁干擾；而TX-KA102不但能進(jìn)行軟關(guān)斷保護(hù)，還可進(jìn)行降柵壓保護(hù)，且延遲判斷時(shí)間及軟關(guān)斷報(bào)警時(shí)間均可通過(guò)用戶外接的兩個(gè)電容器Cdelay和Csoft來(lái)進(jìn)行人為調(diào)節(jié)，這樣當(dāng)IGBT承受允許脈寬的短時(shí)退飽和或過(guò)載時(shí)，保護(hù)電路便不必軟關(guān)斷，防止了EXB841及SKHI22A-H4 R在此種情況下的誤動(dòng)作問(wèn)題。
2.3 典型應(yīng)用電路比較
圖2給出了TX-KA102、EXB841、SKHI22A-H4 R及2SD315A典型外圍應(yīng)用電路[2-3]。
從圖2可以看出，由于TX-KA102保護(hù)功能最全，雖然內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但外接接線相對(duì)其他應(yīng)用模塊也簡(jiǎn)單得多。
3 結(jié)論
依上所述，總結(jié)各驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)性能如表4所示。
從表4可以看出，北京落木源生產(chǎn)的TX-KA102在工作頻率、峰值輸出電流均最高，而且可選電源的工作范圍寬，其驅(qū)動(dòng)的單管電流也是四者中最高的。
總之，TX-KA102、EXB841、SKHI22A-H4 R及2SD315A專用IGBT驅(qū)動(dòng)模塊不管從布局空間、價(jià)格、驅(qū)動(dòng)特性、保護(hù)功能還是外圍應(yīng)用連接，TX-KA102都明顯優(yōu)于EXB841、SKHI22A-H4 R及2SD315A驅(qū)動(dòng)器，在國(guó)內(nèi)IGBT應(yīng)用中已逐步應(yīng)用，可以預(yù)見(jiàn)其應(yīng)用前景將更為廣闊。
參考文獻(xiàn)
[1] 陳明.IGBT雙管模塊驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路的研制與應(yīng)用[D].石家莊：華北電力大學(xué)，2004.
[2] 朱連成，王琳，寧春明，等.基于EXB841的IGBT驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路的設(shè)計(jì)[J].遼寧科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2008，31（1）：40-45.
[3] 孫稚，孫梅生，王磊.大功率IGBT驅(qū)動(dòng)模塊2SD315A的特性及其應(yīng)用[J].電力電子技術(shù)，2002，36（1）：73-75.