大功率IGBT驅(qū)動(dòng)模塊的設(shè)計(jì)與研究.pdf

1、隨著電力電子功率器件在各種大功率電子設(shè)備中的廣泛應(yīng)用，IGBT開關(guān)管已普遍應(yīng)用于各種大功率開關(guān)場(chǎng)合。IGBT是一款以電壓控制、工作耐壓高、輸入阻抗高、輸出阻抗低、開關(guān)頻率高的開關(guān)器件。針對(duì)大功率IGBT器件的控制，需要穩(wěn)定可靠的驅(qū)動(dòng)電路實(shí)現(xiàn)開關(guān)控制。驅(qū)動(dòng)電路是控制信號(hào)和功率電路的中間連接橋梁，因此設(shè)計(jì)一款安全可靠、經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的驅(qū)動(dòng)模塊至關(guān)重要。
　　本文依據(jù)核磁共振梯度功放系統(tǒng)對(duì)驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)完成了一款驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)、能夠?qū)崿F(xiàn)

2、高壓隔離、并且具有完善保護(hù)電路的IGBT驅(qū)動(dòng)模塊，論文的主要內(nèi)容包括：
　　1、本文在分析IGBT內(nèi)部結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，討論了IGBT的開關(guān)特性，針對(duì)IGBT工作過(guò)程中失效的主要原因（過(guò)壓、過(guò)流、過(guò)熱等）進(jìn)行了詳細(xì)分析，提出了大功率IGBT驅(qū)動(dòng)模塊設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問(wèn)題，給出了大功率IGBT驅(qū)動(dòng)模塊的整體設(shè)計(jì)方案。
　　2、完成了大功率IGBT驅(qū)動(dòng)模塊主電路的設(shè)計(jì)。驅(qū)動(dòng)輸入電路實(shí)現(xiàn)了信號(hào)之間的互鎖和故障檢測(cè)功能；采用脈沖變壓器隔離的方式

3、實(shí)現(xiàn)了驅(qū)動(dòng)信號(hào)和功率電路的電氣隔離；通過(guò)死區(qū)電路的設(shè)計(jì)，避免了IGBT在開通過(guò)程中因?yàn)榭刂菩盘?hào)的錯(cuò)誤導(dǎo)致上下橋壁直通而造成的短路現(xiàn)象；設(shè)計(jì)了柵極驅(qū)動(dòng)電路，主要是為IGBT的驅(qū)動(dòng)信號(hào)提供功率放大功能，并且盡量減少電路中的開關(guān)電壓尖峰；針對(duì)IGBT在工作過(guò)程中出現(xiàn)的異?，F(xiàn)象分別設(shè)計(jì)了鉗位電路、過(guò)流保護(hù)電路、過(guò)熱保護(hù)電路等，從而有效地保證了IGBT能夠安全穩(wěn)定地運(yùn)行。
　　3、大功率IGBT工作電壓高達(dá)幾百伏，功率電路的故障可能會(huì)影響到

4、驅(qū)動(dòng)模塊的穩(wěn)定性，因此本文設(shè)計(jì)了獨(dú)立的DC-DC隔離電源。該電源以UC3842作為主控芯片，以單端反激的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)了具有三路輸出的獨(dú)立電源，電源輸出電壓分別為?15V、5V。該電源采用光耦隔離的方式實(shí)現(xiàn)了反饋控制，使得整個(gè)電源構(gòu)成了完整的閉環(huán)控制系統(tǒng)。
　　4、采用Pspice軟件對(duì)驅(qū)動(dòng)模塊的各部分電路進(jìn)行了仿真驗(yàn)證，根據(jù)仿真結(jié)果對(duì)電路中的參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。
　　5、基于仿真分析完成了驅(qū)動(dòng)模塊的PCB制版并進(jìn)行了實(shí)際電路