1 引言
電力電子技術在當今急需節能降耗的工業領域里起到了不可替代的作用;而igbt在諸如變頻器、大功率開關電源等電力電子技術的能量變換與管理應用中，越來越成為各種主回路的首選功率開關器件，因此如何安全可靠地驅動igbt工作，也成為越來越多的設計工程師面臨需要解決的課題。
在使用igbt構成的各種主回路之中，大功率igbt驅動保護電路起到弱電控制強電的終端界面(接口)作用。因其重要性，所以可以將該電路看成是一個相對獨立的“子系統”來研究、開發及設計。
大功率igbt驅動保護電路一直伴隨igbt技術的發展而發展，現在市場上流行著很多種類非常成熟的大功率igbt驅動保護電路專用產品，成為大多數設計工程師的首選;也有許多的工程師根據其電路的特殊要求，自行研制出各種專用的大功率igbt驅動保護電路。本文對這些大功率igbt驅動保護電路進行分類，并對該電路需要達到的一些功能進行闡述，最后展望此電路的發展。此外本文所述大功率igbt驅動保護電路是指應用于直流母線電壓在650v～1000v范圍、輸出電流的交流有效值在100a～600a范圍的場合。
2 大功率igbt驅動保護電路的分類
按照大功率igbt驅動保護電路能夠完成的功能來分類，可以將大功率igbt驅動保護電路分為以下三種類型:單一功能型、多功能型、全功能型。
2.1 單一功能型
單一功能型的大功率igbt驅動保護電路一般是由光耦和功率緩沖器構成，如hcpl-3150 等，如圖1所示。它將普通控制信號的ttl/cmos輸入電平信號轉變為正負十幾伏的igbt門極驅動輸出電平，正負電平的幅值取決于隔離電源。
圖1 hcpl-3150原理框圖及引腳示意圖
工程師進行設計時可將它配上隔離電源電路、死區控制電路、邏輯處理電路、門極驅動電阻等，就可直接驅動igbt，形成最簡單的大功率igbt驅動保護電路;也可以自己配上一些外圍電路形成多功能型驅動器。
單一功能型的大功率igbt驅動保護電路的最大優點是應用靈活、成本較低。它既可以應用于諸如斬波、boost等需要單只igbt運行的主回路，也可以應用于由多只igbt組成的半橋、單相全橋、三相全橋等主回路。由于需要另配隔離電源電路、邏輯處理電路等，所以留給設計工程師的開發任務量大，這也是單一功能型的大功率igbt驅動保護電路的最大缺點。這里的邏輯處理電路一般是指上電順序邏輯及各類保護處理等功能。
此外像hcpl-3150 等驅動器的驅動能力有限，一般都在3a以下，如果驅動600a以上的igbt就需要外接更大的功率緩沖電路或采取其它措施。
2.2 多功能型
多功能型的大功率igbt驅動保護電路除了提供直接驅動igbt的功能之外，還可以提供完善的保護功能，如hcpl-316j、 m57962等，如圖2和圖3所示，它們一般采用混合厚膜封裝技術或者采用集成封裝技術，可以直接兼容cmos/ttl電平。工程師進行設計時一般只需要配上隔離電源電路、死區控制電路、邏輯處理電路、門極驅動電阻等，就可以成為一個較為完整的大功率igbt驅動保護電路。
m57962、hcpl-316j等驅動器本身具有較完整的保護功能，集成度高。其最大的優點是使開發人員的工作得到簡化，而且可靠性高，非常適于多路驅動的場合。但是由于它們的驅動能力也有限，如果驅動更高功率的igbt，也需要外接更大的功率緩沖電路。
m57962、hcpl-316j等驅動器一般提供軟關斷功能，在需要保護igbt退出過流、短路狀態時，這個功能非常重要，它可以使igbt的npnp四層結構免于進入“可控硅栓鎖”狀態。此外像hcpl-316j等驅動器還具備欠壓鎖定保護功能，這大大簡化了設計者的工作。
2.3 全功能型
全功能型的大功率igbt驅動保護電路除了具有各類完善的保護功能之外，還都無一例外地配置了dc/dc隔離電源，如2sd315ai(concept)、skypertmpro(semikron)、2ed300c17-s(eupec)等，如圖4、圖5和圖6所示。都是目前國際上著名的全功能型驅動器。
圖2 hcpl-316j原理框圖及引腳示意圖
圖3 m57962原理框圖及引腳示意圖
圖4 2sd315ai原理框圖
圖5 skyperpro原理框圖
