IGBT驱动电路M57962L的剖析

中心论题：

IGBT是一种复合全控型电压驱动式电力电子器件。

驱动电路M57962L简介。

M57962L的工作原理。

解决方案：

一个2.5V～5.0V的阀值电压使IGBT对栅极电荷集聚很敏感。

检测管压降VCE的大小可识别IGBT是否过流。

封闭性软关断功能提高IGBT安全性。

IGBT是一种新型功率器件，即绝缘栅极双极集体管(Isolated GateBipolar Transistor)，是上世纪末出现的一种复合全控型电压驱动式电力电子器件。它将GTR和MOSFET的优点集于一身：输入阻抗高，开关频率高，工作电流大等，在变频器、开关电源，弧焊电源等领域得到广泛地应用。

IGBT具有一个2.5V～5.0V的阀值电压，有一个容性输入阻抗，因此IGBT对栅极电荷集聚很敏感。故驱动电路必须可靠，要保证有一条低阻抗值的放电回路，同时驱动电源的内阻一定要小，即栅极电容充放电速度要快，以保证VGE有较陡的前后沿，使IGBT的开关损耗尽量要小。

在IGBT承受短路电流时，如果能及时关断它，则可以对IGBT进行有效保护。识别IGBT是否过流的方法之一，就是检测其管压降VCE的大小。IGBT在开通时，若VCE 过高则发生短路，需立即关断IGBT。在过流关断IGBT时，由于IGBT中电流幅度大，若快速关断时，必将产生Ldi/dt 过高，在IGBT两端产生很高的尖峰电压，极易损坏IGBT，因此就产生了“软慢关断”方法。M57962L驱动电路就是依照上述理论进行设计的。

驱动电路M57962L简介

M57962L是由日本三菱电气公司为驱动IGBT而设计的厚膜集成电路(Hybrid Integrated Circuit For Driving IGBT Modules) 。在驱动模块内部装有2500V高隔离电压的光电耦合器，过流保护电路和过流保护输出端子，具有封闭性短路保护功能。M57962L是一种高速驱动电路，驱动信号延时tPLH 和tPHL最大为1.50μs。可以驱动600V/400V 级的IGBT模块。

M57962L工作程序:当电源接通后，首先自检，检测IGBT是否过载或短路。若过载或短路， IGBT 的集电极电位升高，经外接二极管流入检测电路的电流增加，栅极关断电路动作，切断IGBT的栅极驱动信号，同时在“8”脚输出低电平“过载/短路”指示信号。lGBT正常时，输入信号经光电耦合接口电路，再经驱动级功率放大后驱动IGBT。

M57962L的工作原理

M57962L采用双电源+ Vcc和VEE ，原理如图1所示。电路组成： (1) 放大隔离电路; (2) 定时复位电路;(3) 过流检测电路; (4) 过流输出电路。

图1 　M57962L 芯片原理图

a　正常开通过程

当控制电路使M57962L输入端13和14脚有10mA的电流时光耦IC1导通， A点电位迅速下降至VEE，使IC2A的2脚输出为高电平Vcc ，则三极管V2、V4导通，V3、V5截止，使V7导通，Vcc加到R17上，同时由R18/ (R17+ R18)大于R16/(R15+ R16)，导致IC2D 的13脚为低电位，V6 截止，R4/(R3 +R4)大于R16(R15 + R16)使IC2B 的13 脚截至，故IC2的14脚为高电平V1，截止，M57962L的8脚不输出故障信号。

在M57962L输入端13和14无电流时，IC1截止，A点电位上升使IC2A的2脚变为低电位，则使V3、V5导通，V2、V4截止。lGBT的门极(GATE)通过V5导通到VEE，而使IGBT关断。IC2C的14脚输出为低电平， 使V1、V7导通， 使IC2B、IC2D保持原先状态不变。

b　短路故障状态

若IGBT己导通发生过流现象，则E、F两点电压升高，经过保护延时而使得V7截止， IC2D的13脚变为截止，使V6导通。在M57962L的8脚输出故障信号，同时，V6使得A点变为低电平VEE进入封闭型软关断过程，此时，M57962L的13和14 脚有无信号，对M57962L的状态没有影响。C6通过R14和R21放电使G点电位缓慢下降，从而实现软关断。同时，C1则通过R4 放电使得IC2B的7脚的电位缓慢下降，当C1 放电结束时，将打断软关断过程。若IGBT的短路故障消失则电路就可以恢复正常工作;若IGBT的故障末消失，则M57962L输出周期为1.3ms的脉冲信号(前沿陡，后沿缓) 。

M57962L采用+15V、- 10V双电源供电，由于采用- 10V关断电压，能更可靠关断，同时具有封闭性软关断功能，从而使IGBT更加安全的工作。