但是，igbt和其它电力电子器件一样，其运用还依赖于电路条件和开关环境。因此，igbt的驱动和保护电路是电路设计的难点和重点，是全体装置运行的关键环节。
为办理igbt的可靠驱动问题，国外各igbt生产厂家或从事igbt运用的企业开拓出了浩瀚的igbt驱动集成电路或模块，如海内常用的日本富士公司生产的exb8系列，三菱电机公司生产的m579系列，美国ir公司生产的ir21系列等。但是，exb8系列、m579系列和ir21系列没有软关断和电源电压欠压保护功能，而惠普生产的hclp一316j有过流保护、欠压保护和1gbt软关断的功能，且价格相对便宜，因此，本文将对其进行研究，并给出1700v，200～300aigbt的驱动和保护电路。
1igbt的事情特性
igbt是一种电压型掌握器件，它所须要的驱动电流与驱动功率非常小，可直接与仿照或数字功能块相接而不须加任何附加接口电路。igbt的导通与关断是由栅极电压uge来掌握的，当uge大于开启电压uge(th)时igbt导通，当栅极和发射极间施加反向或不加旗子暗记时，igbt被关断。
igbt与普通晶体三极管一样，可事情在线性放大区、饱和区和截止区，其紧张作为开关器件运用。在驱动电路中紧张研究igbt的饱和导通和截止两个状态，使其开通上升沿和关断低落沿都比较陡峭。
2igbt驱动电路哀求
在设计igbt驱动时必须把稳以下几点。
1)栅极正向驱动电压的大小将对电路性能产生主要影响，必须精确选择。当正向驱动电压增大时，.igbt的导通电阻低落，使开通损耗减小;但若正向驱动电压过大则负载短路时其短路电流ic随uge增大而增大，可能使igbt涌现擎住效应，导致门控失落效，从而造成igbt的破坏;若正向驱动电压过小会使igbt退出饱和导通区而进入线性放大区域，使igbt过热破坏;利用中选12v≤uge≤18v为好。栅极负偏置电压可防止由于关断时浪涌电流过大而使igbt误导通，一样平常负偏置电压选一5v为宜。其余，igbt开通后驱动电路应供应足够的电压和电流幅值，使igbt在正常事情及过载情形下不致退出饱和导通区而破坏。
2)igbt快速开通和关断有利于提高事情频率，减小开关损耗。但在大电感负载下igbt的开关频率不宜过大，由于高速开通和关断时，会产生很高的尖峰电压，极有可能造成igbt或其他元器件被击穿。
3)选择得当的栅极串联电阻rg和栅射电容cg对igbt的驱动相称主要。rg较小，栅射极之间的充放电韶光常数比较小，会使开通瞬间电流较大，从而破坏igbt;rg较大，有利于抑制dvce/dt，但会增加igbt的开关韶光和开关损耗。得当的cg有利于抑制dic/dt，cg太大，开通韶光延时，cg太小对抑制dic/dt效果不明显。
4)当igbt关断时，栅射电压很随意马虎受igbt和电路寄生参数的滋扰，使栅射电压引起器件误导通，为防止这种征象发生，可以在栅射间并接一个电阻。此外，在实际运用中为防止栅极驱动电路涌现高压尖峰，最好在栅射间并接两只反向串联的稳压二极管，其稳压值应与正负栅压相同。
3hcpl-316j驱动电路
3.1hcpl-316j内部构造及事情事理
hcpl-316j的内部构造如图1所示，其外部引脚如图2所示。
从图1可以看出，hcpl-316j可分为输入ic(左边)和输出ic(右边)二部分，输入和输出之间完备能知足高压大功率igbt驱动的哀求。
各引脚功能如下：
脚1(vin+)正向旗子暗记输入;
脚2(vin-)反向旗子暗记输入;
脚3(vcg1)接输入电源;
脚4(gnd)输入真个地;
脚5(resert)芯片复位输入端;
脚6(fault)故障输出，当发生故障(输出正向电压欠压或igbt短路)时，通过光耦输出故障旗子暗记;
脚7(vled1+)光耦测试引脚，悬挂;
脚8(vled1-)接地;
脚9，脚10(vee)给igbt供应反向偏置电压;
脚11(vout)输出驱动旗子暗记以驱动igbt;
脚12(vc)三级达林顿管集电极电源;
脚13(vcc2)驱动电压源;
脚14(desat)igbt短路电流检测;
脚15(vled2+)光耦测试引脚，悬挂;
脚16(ve)输出基准地。
其事情事理如图1所示。若vin+正常输入，脚14没有过流旗子暗记，且vcc2-ve=12v即输出正向驱动电压正常，驱动旗子暗记输出高电平，故障旗子暗记和欠压旗子暗记输出低电平。首先3路旗子暗记共同输入到jp3，d点低电平，b点也为低电平，50×dmos处于关断状态。此时jp1的输入的4个状态从上至下依次为低、高、低、低，a点高电平，驱动三级达林顿管导通，igbt也随之开通。
若igbt涌现过流旗子暗记(脚14检测到igbt集电极上电压=7v)，而输入驱动旗子暗记连续加在脚1，欠压旗子暗记为低电平，b点输出低电平，三级达林顿管被关断，1×dmos导通，igbt栅射集之间的电压逐步放掉，实现慢降栅压。当vout=2v时，即vout输出低电平，c点变为低电平，b点为高电平，50×dmos导通，igbt栅射集迅速放电。故障线上旗子暗记通过光耦，再经由rs触发器，q输出高电平，使输入光耦被封锁。同理可以剖析只欠压的情形和即欠压又过流的情形。
驱动电路设计
驱动电路及参数如图3所示。
hcpl-316j左边的vin+，fault和reset分别与微机相连。r7，r8，r9，d5，d6和c12起输入保护浸染，防止过高的输入电压破坏igbt，但是保护电路会产生约1μs延时，在开关频率超过100khz时不适宜利用。q3最紧张起互锁浸染，当两路pwm旗子暗记(同一桥臂)都为高电平时，q3导通，把输入电平拉低，使输出端也为低电平。图3中的互锁旗子暗记interlock，和interlock2分别与其余一个316jinterlock2和interlock1相连。r1和c2起到了对故障旗子暗记的放大和滤波，当有滋扰旗子暗记后，能让微机精确接管信息。
在输出端，r5和c7关系到igbt开通的快慢和开关损耗，增加c7可以明显地减小dic/dt。首先打算栅极电阻：个中ion为开通时注入igbt的栅极电流。为使igbt迅速开通，设计，ionmax值为20a。输出低电平vol=2v。可得
c3是一个非常主要的参数，最紧张起充电延时浸染。当系统启动，芯片开始事情时，由于igbt的集电极c端电压还远远大于7v，若没有c3，则会缺点地发出短路故障旗子暗记，使输出直接关断。当芯片正常事情往后，假使集电极电压瞬间升高，之后急速规复正常，若没有c3，则也会发出错误的故障旗子暗记，使igbt误关断。但是，c3的取值过大会使系统反应变慢，而且在饱和情形下，也可能使igbt在延时时间内就被烧坏，起不到精确的保护浸染，c3取值100pf，其延时时间
在集电极检测电路用两个二极管串连，能够提高总体的反向耐压，从而能够提高驱动电压等级，但二极管的反向规复韶光要很小，且每个反向耐压等级要为1000v，一样平常选取byv261e，反向规复韶光75ns。r4和c5的浸染是保留hclp-316j涌现过流旗子暗记后具有的软关断特性，其事理是c5通过内部mosfet的放电来实现软关断。图3中输出电压vout经由两个快速三极管推挽输出，使驱动电流最大能达到20a，能够快速驱动1700v、200-300a的igbt。
驱动电源设计
在驱动设计中，稳定的电源是igbt能否正常事情的担保。如图4所示。电源采取正激变换，抗滋扰能力较强，副边不加滤波电感，输入阻抗低，使在重负载情形下电源输出电压仍旧比较稳定。
当s开通时，+12v(为比较稳定的电源，精度很高)电压便加到变压器原边和s相连的绕组，通过能量耦合使副边经由整流输出。当s关断时，通过原边二极管和其相连的绕组把磁芯的能量回馈到电源，实现变压器磁芯的复位。555定时器接成多谐振荡器，通过对c1的充放电使脚2和脚6的电位在4～8v之间变换，使脚3输出电压方波旗子暗记，并用方波旗子暗记来掌握s的开通和关断。+12v经由r1，d2给c1充电，其充电韶光t1≈r1c2ln2;放电韶光t2=r2c1ln2，充电时输出高电平，放电时输出低电平。以是占空比=t1/(t1+t2)。
变压器按下述参数进行设计：原边接+12v，频率为60khz，事情磁感应强度bw为，副边+15v输出2a，-5v输出1a，效率n=80%，窗口添补系数km为，磁芯添补系数kc为1，线圈导线电流密度d为3a/mm2。则输出功率
pt=(15+)×2×2+(5+)×1×2=64w。
变压器磁芯参数
由于带载后驱动电源输出电压会有所低落，以是，在实际运用中考虑提高频率和占空最近稳定输出电压。
