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1IGBT模塊驅動電路的基本要求

1）實際導通時柵極偏壓一般選12～15V為宜；而柵極負偏置電壓可使IGBT可靠關斷，一般負偏置電壓選－5V為宜。在實際應用中為防止柵極驅動電路出現高壓尖峰，最好在柵射之間并接兩只反向串聯(lián)的穩(wěn)壓二極管。

2）考慮到開通期間內部MOSFET產生Mill－er效應，要用大電流驅動源對柵極的輸入電容進行快速充放電，以保證驅動信號有足夠陡峭的上升、下降沿，加快開關速度，從而使IGBT的開關損耗盡量小。

3）選擇合適的柵極串聯(lián)電阻（一般為10Ω左右）和合適的柵射并聯(lián)電阻（一般為數百歐姆），以保證動態(tài)驅動效果和防靜電效果。根據以上要求，可設計出如圖1所示的半橋LC串聯(lián)諧振充電電源的IGBT驅動電路原理圖?？紤]到多數芯片難以承受20V及以上的電源電壓，所以驅動電源Vo采用18V。二極管V79將其拆分為＋12．9V和－5．1V，前者是維持IGBT導通的電壓，后者用于IGBT關斷的負電壓保護。光耦TLP350將PWM弱電信號傳輸給驅動電路且實現了電氣隔離，而驅動器TC4422A可為IGBT模塊提供較高開關頻率下的動態(tài)大電流開關信號，其輸出端口串聯(lián)的電容C65可以進一步加快開關速度。應注意一個IGBT模塊有兩個相同單管，所以實際需要兩路不共地的18V穩(wěn)壓電源；另外IGBT柵射極之間的510Ω并聯(lián)電阻應該直接焊裝在其管腳上（未在圖中畫出），而且最好在管腳上并聯(lián)焊裝一個1N4733和1N4744（反向串聯(lián)）穩(wěn)壓二極管，以保護IGBT的柵極。

2實驗結果及分析

在變換器的LC輸出端接入兩個2W／200Ω的電阻進行靜態(tài)測試。實驗中使用的儀器為：Agi－lent54833A型示波器，10073D低壓探頭。示波器置于AC檔對輸出電壓紋波進行觀測，波形如圖5所示。由實驗結果看，輸出紋波可以基本保持在±10mV以內，滿足設計要求。此后對反激變換器電路板與IGBT模塊驅動電路板進行對接聯(lián)調。觀察了IGBT柵極的驅動信號波形。由實驗結果看，IGBT在開通時驅動電壓接近13V，而在其關斷時間內電壓接近5V。這主要是電路中的光耦和大電流驅動器本身內部的晶體管對驅動電壓有所消耗（即管壓降）造成的，故不可能完全達到18V供電電源的水平。

3結論

本文首先按照帶有緩沖電路的反激變換器模型建立了DCM模式下反激變換器各種參數的計算方法，利用各類關系推演了反激變壓器儲能轉換率的表達式。該方法簡潔且物理意義明確，適用于單片開關電源為基礎的小功率反激變換器計算。美中不足的是未能將次級線圈的銅損考慮在內。若將此作為考慮因素，則反激變壓器的電感將是一個反復迭代的計算過程。作為工程實踐，本文提出的方法是可操作的。另外，本脈沖激光電源的IGBT驅動電路僅僅滿足了最基本的逆變開關要求。若要構建完善的驅動電路，還需要加入欠壓鎖定、過流告警乃至過熱保護等功能，以保護作為脈沖激光電源核心的IGBT模塊。

作者:趙翔單位:華中光電技術研究所