IGBT驱动器要考虑什么因素

各种拓扑对IGBT驱动器的要求各不相同，比如：

两电平拓扑通常要求短路保护和过压保护即可。常用的短路保护方法又叫VCEsat或退保护监控；过压保护一般采用有源钳位。

对于三电平NPC1拓扑，IGBT在短路时刻的关断顺序非常重要：

1、必须先关外管，再关内管，否则内管IGBT会承受整个母线电压而损坏；

2、发生短路时，驱动器不应该自动关断IGBT，而应将故障报告给控制单元，由控制单元来确保正确的关管顺序；

3、只有内管IGBT采用有源钳位的情况下，才能忽略关管顺序，并允许驱动器自动关断IGBT。

而NPC2拓扑则没有关管顺序的要求。

NPC1和NPC2拓扑的共同特点是，在正常工作期间，相输出端U的电压相对于中性点N在+1/2DC和-1/2DC之间交变，即极性发生变化。这一特点对于在NPC2拓扑中N点和U点之间的IGBT形成双向开关特别有意义。

下图所示为当外部开关（此处未显示）分别导通和关断时内管IGBT获得的电压。图a中IGBT的集电极-发射极电压始终为正电压或零（理想化），因此，对于短路和过压保护，无特殊要求；但是，如果用RB-IGBT作双向开关，情况则不同，U点存在的交变电压要求修改经典的短路保护和过压保护电路。否则，驱动器将会损坏，并最终损坏IGBT。

IGBT驱动器的考虑因素——过压保护功能：

IGBT的过压保护通常使用有源钳位电路。（对于小功率应用，也可使用“两电平关断”或“软关断”之类的替代方案）。有源钳位能够可靠地抑制过压，其可驱动IGBT进入线性区从而降低di/dt。

图a为标准IGBT的有源钳位设置。TVS（D2…Dx）根据实际应用条件（例如，直流母线电压、IGBT的VCES等级）进行选择；二极管D1是避免电流从IGBT的门极流入集电极的必需元件，仅要求40V的阻断能力即可。

如果选择图b所示的带RB-IGBT的NPC2拓扑，则不能使用带单向TVS和低压二极管的典型有源钳位电路。因为RB-IGBT两侧的电压将会根据开关状态改变极性。

只要相应IGBT集电极的极性为正，对应驱动器的TVS就可以阻断来自该驱动器的电压；但是，集电极的电压极性反转后，TVS就开始导通，整个集电极电位将会施加在低压二极管D1的阳极。此电压大约等于直流母线电压的一半，将导致IGBT驱动器及相关IGBT损坏。

解决方案1：如图c所示，全部使用双向TVS。

缺点：负电压“Max（C2）”有可能达到相当于双向TVS击穿电压的水平。这仍然会使二极管D1承受过高的反向电压。

因此不推荐这种方法，而推荐使用方案2。

解决方案2：将低压二极管D1替换成高压二极管。该高压二极管的阻断电压必须至少达到直流母线电压的一半。

请注意：除了阻断电压，还必须考虑二极管的爬电距离和电气间隙。在有些情况下，可能需要使用多个二极管串联。

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