基于数字信号处理器的IGBT驱动电路可靠性分析与设计(2)

1.2    IGBT驱动电路可靠性设计要求

IGBT栅极电压可由不同的驱动电路产生，栅极驱动电路设计的优劣直接关系到系统长期运行可靠性。可基于以下几个要求来进行设计。

1.2.1    器件偏置要求

在IGBT栅极加足够令其产生完全饱和的正向栅压（如15V～20V）时，可使通态损耗减至最小，同时可限制短路电流和它所带来的功率应力。当栅极电压为零时，IGBT处于断态。但是，为了保证在IGBT的C－E间出现dv/dt噪声时仍保持关断，必须在栅极加反偏压(如－5V～－15V)；同时，采用反偏压可减少关断损耗，提高IGBT工作的可靠性。

1.2.2    栅极电荷要求

IGBT的开通和关断通过栅极电路的充放电来实现，因此，栅极电阻选择是否适当直接关系到IGBT的动态特性。

1.2.3    耐固性要求

IGBT处于关断期间，施加于IGBT集电极－栅极电容上的dv/dt可导致有电流流过栅极电路。假如此电流足够大，在栅极电阻上产生的电压，有可能导致IGBT误开通，因此，较小的栅极电阻可增加IGBT驱动的耐固性(即防止dv/dt带来的误开通)。但是，较小的栅极电阻使得IGBT的开通di/dt变大，会导致较高的dv/dt，增加了续流二极管恢复时的浪涌电压。

因此，在设计栅极电阻时要兼顾到这二个方面的问题。

1.2.4    栅极驱动功率要求

IGBT开关要消耗来自栅极电源的功率。其功耗受栅极驱动正、负偏压的差值ΔVGE，栅极总电荷QG和工作开关频率f的影响，式（1）给出了电源平均功率。

PAV=ΔVGE×QG×f（1）

2    数字信号处理器PWM口驱动能力

IGBT驱动信号的产生可通过模拟和数字两种方式来实现。随着微处理技术的发展（包括处理器、系统结构和存储器件），数字信号处理器以其优越的性能在交流调速、运动控制领域得到了广泛的应用。采用数字信号处理器构成的调速系统，由处理器集成的PWM模块产生功率单元(IGBT)的驱动信号。而PWM接口驱动能力及其与IGBT的接口电路的设计直接影响到系统工作的可靠性。

2.1    TMS320LF2407A与TMS320F240PWM口驱动能力比较

目前，数字信号处理器芯片供应厂商主要有TI公司、AD公司、Motorolar公司等,本文对交流调速系统中广泛应用的TI公司的TMS320LF2407A与TMS320F240两个产品的PWM口驱动能力进行了比较，从而为设计可靠的驱动电路提供了有力数据。据数据手册可知，长期在绝对最大额定条件下运行将影响器件的可靠性。表1给出F240工作电压绝对额定值以及在推荐工作条件下PWM口驱动输出电流能力。表2给出LF2407A工作电压绝对额定值以及在推荐工作条件下PWM口驱动输出电流能力。

由表2可以看出，LF2407A两个事件管理器中的PWM口驱动能力不同。同时，比较表1及表2可以看出F240与LF2407A虽然均采用CMOS技术，但是，F240使用5VCMOS电平而LF2407A使用3.3VCMOS电平低压供电方式，因此，PWM口驱动能力不同。为了保证系统可靠性，在设计驱动电路时应充分考虑以上特点。(责任编辑：admin)