4500V/900AIGBT模块驱动保护电路设计

摘要

随着我国绿色能源政策的推出，节能、环保、高效成为半导体行业的主要发展方向。作为清洁能源的核心器件，IGBT以其良好的综合性能被广泛应用于航空航天、机车牵引、电力传输、智能电网以及新能源等领域。IGBT的驱动保护电路作为控制回路与功率回路之间的接口电路，既保障着IGBT的安全运行，又对整个电力电子系统的可靠运行发挥了重要的作用。
　　本文根据国内外IGBT及其驱动保护电路的发展现状，对大功率IGBT驱动保护技术进行了研究，并针对4500V/900AIGBT模块，设计出了一种主动闭环控制的驱动保护电路。其中主要包括高隔离的驱动电源、闭环多等级动态栅、故障保护以及基于CPLD的数字控制电路。过流保护采用VCE退饱和检测联合di/dt检测的方法；过压保护采用多级动态栅软关断的方法；过温和欠压分别采用温度传感器以及电压监测芯片进行检测和保护。本文利用Saber软件对主动闭环控制策略进行了仿真分析，验证了方案的可行性；利用Verilog语言进行了数字控制电路的设计，并用ModelSim软件对各数字模块及总体电路进行了功能仿真；利用Altium Designer完成了原理图的绘制；最后通过静态测试与高压实验，验证了所设计的大功率驱动保护电路的可靠性；通过与传统驱动结构的对比，验证了主动闭环控制结构在缩短IGBT的开关时间，减小电流尖峰以及电压尖峰方面的优越性。

目录

声明

1绪论

1.1研究背景与意义

1.2国内外研究现状

1.3课题研究内容及章节安排

2 IGBT的结构及特性

2.1IGBT的基本结构及工作原理

2.2IGBT的特性分析

2.3擎住效应

2.4安全工作区

2.5续流二极管

2.6本章小结

3大功率IGBT驱动保护电路总体方案设计

3.1驱动保护电路基本要求

3.2驱动保护电路的总体方案设计

3.3本章小结

4驱动保护电路的具体实现

4.1栅极驱动电路设计

4.2驱动电源设计

4.3保护电路设计

4.4数字控制电路设计

4.5硬件设计

4.6本章小结

5实验验证及分析

5.1静态测试

5.2高压测试

5.3本章小结

6总结与展望

6.1工作总结

6.2工作展望

致谢

参考文献