中心论题：
- 分析EXB841、M57962AL、GH一039、HL402四类?？榈慕峁购偷湫陀τ?/strong>
- 比较EXB841、M57962AL、GH一039、HL402、IR、UC37系列驱动器?？?/strong>
解决方案：
- M57962AL较EXB841更安全、可靠
- HL402在四者中?；すδ茏钋?，?；すδ苌杓谱詈侠?、保护性能使用最方便
引言
随着电力电子技术朝着大功率、高频化、?？榛⒄?，绝缘栅双极品体管(IGBT)已广泛应用于开关电源、变频器、电机控制以及要求快速、低损耗的领域中。IGBT是复合全控型电压驱动式电力电子器件，兼有MOSFET和GTR的优点：输入阻抗高，驱动功率小，通态压降小，工作频率高和动态响应快。目前，市场上500~3000V，800～l800A的IGBT，因其耐高压、功率大的特性，已成为大功率开关电源等电力电子装置的首选功率器件。
驱动?；さ缏返脑?/strong>
由于是电压控制型器件，因此只要控制ICBT的栅极电压就可以使其开通或关断，并且开通时维持比较低的通态压降。研究表明，IGBT的安全工作区和开关特性随驱动电路的改变而变化。因此，为了保证IGBT可靠工作，驱动?；さ缏分凉刂匾?。
IGBT驱动?；さ缏返脑蛉缦拢?br />
(1)动态驱动能力强，能为栅极提供具有陡峭前后沿的驱动脉冲；
(2)开通时能提供合适的正向栅极电压(12~15V)，关断时可以提供足够的反向关断栅极电压(一5V)；
(3)尽可能少的输入输出延迟时间，以提高工作效率；
(4)足够高的输入输出电气隔离特性，使信号电路与栅极驱动电路绝缘；
(5)出现短路、过流的情况下，具有灵敏的?；つ芰Α?br />
目前，在实际应用中，普遍使用驱动与?；すδ芎衔惶宓腎GBT专用的驱动?？?。
集成驱动模块
为了解决IGBT的可靠驱动问题，世界上各厂家丌发出了众多的IGBT集成驱动模块。如日本富士公司的EXB系列，三菱电机公司的M57系列，三社电机公司的GH系列，美国国际整流器公司的TR系列，Unitrode公司的UC37系列以及国产的HL系列。以下是几种典型的集成驱动模块。
EXB841模块的分析
EX841高速驱动?？槲?5脚单列直插式结构，采用高隔离电压光耦合器作为信号隔离，内部结构图如图l所示，其工作频率可达40 kHz，可以驱动400 M600 V以内及300 A/l200 V的IGBT管，其隔离电压可达2500AC/min，工作电源为独立电源20±1V，内部含有一5V稳压电路，为ICBT的栅极提供+15V的驱动电压，关断时提供一5V的偏置电压，使其可靠关断。当脚15和脚14有10 mA电流通过时，脚3输出高电平而使IGBT在1μs内导通；而当脚15和脚14无电流通过时，脚3输出低电平使IGBT关断；若ICBT导通时因承受短路电流而退出饱和，Vce迅速上升，脚6悬空，脚3电位在短路后约3．5μs后才开始软降。
EXB841典型应用图如图2所示，电容C1、C2用于吸收高频噪音。当脚3输出脉冲的同时，通过快速二极管D1检测IGBT的C—E间的电压。当Vce>7V时，过流?；さ缌骺刂圃怂惴糯笃?，使其输出软关断信号，在10μs内将脚3输出电平降为O。因EXB841无过流自锁功能，所以外加过流?；さ缏?，一旦产生过流，可通过外接光耦TLP521将过流?；ば藕攀涑觯欢ㄑ邮?，以防止误动作和保证进行软关断，然后由触发器锁定，实现?；?。
缺点：EXB84l过流保护阀值过高，Vce>7V时动作，此时已远大于饱和压降；存在?；る燎辉谑迪种钩９囟鲜苯瞿芴峁┮?V偏压，在开关频率较高、负载过大时，关断就显得不可靠；无过流?；ぷ运δ?，在短路保护时其栅压的软关断过程被输入的关断信号所打断。
M57962L?？榈姆治?br />
M57962AL是一种14脚单列直捕式结构的厚膜驱动?？椋淠诓拷峁雇既缤?所示。它由光耦合器、接口电路、检测电路、定时复位电路以及门关断电路组成，驱动功率大，町以驱动600A/600V及400A/l200V等系列IGBT模块。
M5796AL具有高速的输入输出隔离，绝缘电压也可达到AC 2500V/min；输入电平与TTL电平兼容，适于单片机控制；内部有定时逻辑短路?；さ缏?，同时具有延时?；ぬ匦?；采用双电源供电方式，相对于EXB84l来说，虽然多使用一个电源．但IGBT可以更可靠地通断。
典型应用图如图4所示。当驱动信号通过脚14和脚13时，经过高速光耦隔离，由M57962AL内置接口电路传输至功率放大极，在M57962AL的脚5产生+15V开栅和一10V关栅电压，驱动IGBT通断。当脚1检测到电压为7V时，?？槿隙ǖ缏范搪?，立即通过光耦输出关断信号，使脚5输出低电平，从而将IGBT的G—E两端置于负向偏置，可靠关断。同时，输出误差信号使故障输出端(脚8)为低电平，从而驱动外接的?；さ缏饭ぷ鳌Ｑ邮?～3s后，若检测到脚13为高电平，则M57962AL恢复工作。稳压管DZ1用于防止D1击穿而损坏M57962AL，Rg为限流电阻，DZ2和DZ3起限幅作用，以确保可靠通断。
比较：与EXB841相比，M57962AL需要双电源(+15V，一1OV)供电，外周电路复杂。而正是因为M57962AL可输出一10V的偏压，使得IGBT可靠地关断；另外，M57962AL具有过流?；ぷ远账δ?，并且软关断时间可外部调节，而EXB84l的软关断时间无法调节。所以M57962AL较EXB841更安全、可靠。
HL402?？榈姆治?/strong>
HL402是17脚单列直插式结构，内置有静电屏蔽层的高速光耦合器实现信号隔离，抗干扰能力强，响应速度快，隔离电压高。它具有对IGBT进行降栅压、软关断双重?；すδ埽谌砉囟霞敖嫡ぱ沟耐蹦苁涑霰ň藕?，实现封锁脉冲或分断主回路的保护。它输出驱动电压幅值高，正向驱动电压可达15～17V，负向偏置电压可达10～12V，因而可用来直接驱动容量为400A/600V及300A/1200V以下的IGBT。
HL402结构图如图5所示。图5中，VL1为带静电屏蔽的光耦合器，它用来实现与输入信号的隔离。由于它具有静电屏蔽，因而显著提高了HL402抗共模干扰的能力。图5中U1为脉冲放大器，S1、S2实现驱动脉冲功率放大，U2为降栅压比较器，正常情况下由于脚9输入的IGBT集电极电压VCE不高于U2的基准电压VREF，U2不翻转，S3不导通，故从脚17和脚16输入的驱动脉冲信号经S2整形后不被封锁。该驱动脉冲经S2、S2放大后提供给IGBT使其导通或关断，一旦IGBT退饱和，则脚9输入集电极电压给IGBT使其导通或关断，并且脚9输入的集电极电压采样信号VCE高于U2的基准电压VREF，比较器U2翻转输出高电平，使S3导通，由稳压管DZ2将驱动器输出的栅极电压VGE降低到10V。此时，软关断定时器U3在降栅压比较器U2翻转达到设定的时间后，输出正电压使S4导通，将栅极电压软关断降到IGBT的栅射极门限电压，给IGBT提供一个负的驱动电压，保证IGBT可靠关断。
HL402典型应用图如图6所示。在实际电路中，C1、C2、C3、C4需尽可能地靠近H1402的脚2、脚l、脚4安装。为了避免高频耦合及电磁干扰，由HL402输出到被驱动IGBT栅射极的引线需要采用双绞线或同轴电缆屏蔽线，其引线长度不超过1m。脚9和脚13接至IGBT集电极的引线必须分开走，不得与栅极和发射极引线绞合，以免引起交叉干扰。光耦合器L1可输入脉冲封锁信号，当L1导通时，HLA02输出脉冲立即被封锁至-10V。光耦合器L2提供软关断报警信号，它在躯动器软关断的同时导通光耦合器L3，提供降栅压报警信号。使用中，通过调整电容器C5、C6、C7的值，可以将保护波形中的降栅压延迟时间、降栅压时间、软关断斜率时间调整至合适的值。在高频应用时，为了避免IGBT受到多次过电流冲击，可在光耦合器L2输出数次或1次报警信号后，将输入脚16和脚17间的信号封锁。
小结：以上三者中，M57962AL和HL402都采用陶瓷基片黑色包装，EXB841采用覆铜板黄色包装，由于陶瓷基片的散热性能和频率特性比覆铜板好，HL402的负载能力和散热性能最好，加之合理的布局设计，在三者中的工作频率最高，?；すδ茏钊?，而EXB841和M57962AL都没有降栅压?；すδ?。另外，HL402和M57962AL提供负偏压的稳压管，放于外部，既有灵活性又提高了可靠性，而EXB841的稳压管在内部，经常因稳压管的损坏而失效。因此，HL402凭借其优越的性能可以弥补另外两者的缺陷。
GH-039?？榈姆治?br />
GH-039采用单列直插式12脚封装，功耗低、工作中发热很小，可以高密度使用它采用单电源工作，内置高速光耦合器，带有软关断过流?；さ缏?，过流?；こ账陨硎涑鐾?，还给出供用户使用的同步输出端。它可以用来直接驱动300A/600V以下的IGBT?？?。
其内部结构图如图7所示，工作原理与EXB和M57系列模块相类似，这里不再赘述。而与EXB系列和M57系列的?？椴煌氖歉媚？橐押斜；ず蠓⑺捅ň蚨餍藕诺墓怦詈掀?，所以使用中不需要像EXB和M57系列的?？橥饨庸怦詈掀?，因而更加方便，其性能比EXB和M57系列的?？樵诒；ば阅苌细佑旁?；在可靠性方面，由于GH-039是单电源供电，不能提供负偏压，从而导致ICBT不能可靠地关断。与HL402相比，CH-039?；すδ芑共煌晟疲餐珽XB841和M57962AL一样无降栅压?；ぁＲ虼?，GH-039驱动?？橐彩怯腥毕莸?。
GH-039典型接线图如图8所示。工作电源VCC为26V；为了保持电压稳定，滤波电容器应尽可能靠近GH一039?？榘沧昂褪褂?，且其电容值不能小于10μF，并应选用高质量的电容；串入GH-039脚12与ICBT集电极之间的二极管D1，应选超快速恢复二极管，并且要保证其反向耐压不低于ICBT的集电极与栅极之间的额定电压；为防止所连接的过流?；ざ俗庸獾绺衾肫鞯奈蠖?，应在D1与GH一039的脚12之间串入100Ω的电阻；接于脚lO与脚12之间的D2选用超快速恢复二极管，其反向耐压可以低于IGBT的集射极间耐压。
其他驱动器
(1)IR系列驱动器 IR系列驱动器主要是为驱动桥臂电路而设计的，该芯片具有14脚，DIP封装。它具有过流保护和欠压?；すδ?，特别是它具有自举浮动电源大大简化了驱动电源的设计，只用一路电源即可驱动多个功率器件。其缺点是本身不能产生负偏压，当用于驱动桥式电路时，由于米勒效应的作用，在开通与关断时刻，容易在栅极上产生干扰，造成桥臂短路；另外IR系列驱动器采用了不隔离的驱动方式，在主电路的功率器件损坏时，高压可能直接串入驱动器件，致使驱动?？榧扒凹缏匪鸹?。
(2)UC37系列驱动器 该系列驱动器一般由UC3726和UC3727两片芯片配对使用，其工作频率较高，但在两芯片之间需增加脉冲变压器，给电路的使用和设计带来不便，因此该系列驱动器在我同并未得到推广。
结语
通过以上分析比较，可得到如下结论：
(1)以上6个系列的驱动器均能实现对IGBT的驱动与?；ぃ?br />
(2)EXB84l外周电路简单，仅需单电源供电，是最早进入我国市场的ICBT驱动?？椋际醭墒?，应用广泛；
(3)EXB841与M57962AL在IGBT关断期间均能在栅极上施加负电压，进一步保证了IGBT的可靠关断；
(4)EXB841、M57962AL、GH一039和HL402都是自身带有对IGBT进行退饱和及过流?；すδ艿腎CBT驱动模块，且都是通过检测IGBT集射极间的电压来完成?；すδ艿摹５獷XB841、M57962AL、GH一039在ICBT出现退饱和或过流时，仅可进行软关断的?；?。而HL402不但能进行软关断?；?，还可进行降栅压保护。因此，HL402是四者中?；すδ茏钋浚；すδ苌杓谱詈侠砗捅；ば阅苁褂米罘奖愕腎GBT驱动器；
(5)驱动相同个数的IGBT功率开关时，IR系列所需工作电源最少，但不具有负偏压，容易造成桥臂短路，适用于小功率驱动场合。
