王翠云 司向飛

摘要：文章先分析了基于窄脈沖傳輸?shù)拿}沖展寬IGBT驅(qū)動電路組成結(jié)構(gòu)，隨后介紹了基于窄脈沖傳輸?shù)拿}沖展寬IGBT驅(qū)動電路具體操作運行原理，包括脈沖形成和脈沖展寬電路運行原理，希望能給相關(guān)人士提供有效參考。

關(guān)鍵詞：窄脈沖傳輸;脈沖展寬;IGBT驅(qū)動電路

引言：驅(qū)動電路作為高電壓隔離隔離系統(tǒng)中的重要影響元素，其普遍選擇光耦隔離以及光纖隔離等方法，而上述方法可以有效傳送電壓信號，結(jié)束隔離環(huán)節(jié)后應(yīng)該借助高壓隔離輔助直流電源方法進(jìn)一步放大信號功率，適用于單獨IGBT驅(qū)動電壓隔離。

一、基于窄脈沖傳輸?shù)拿}沖展寬IGBT驅(qū)動電路組成結(jié)構(gòu)

下圖是IGBT驅(qū)動電路整體結(jié)構(gòu)組成，其中的功率擴(kuò)大電路主要分布于高壓隔離電路前方位置，以輔助直流電源作為主要驅(qū)動裝置，不需要其他高壓隔離裝置，高壓隔離電路可以順利把各種能量信號傳遞到脈沖展寬線路當(dāng)中，經(jīng)過高壓隔離后，電路內(nèi)部無需設(shè)置其他高壓隔離直流輔助電源驅(qū)動IGBT。

下圖是IGBT驅(qū)動電路不同板塊傳輸脈沖波示意圖，內(nèi)部PON以及POFF屬于信號電路內(nèi)所形成的兩個基準(zhǔn)脈沖信號，分成關(guān)斷窄脈沖POFF以及開通窄脈沖PON，脈沖頻率能夠和控制信號維持相同頻率，同時還可以借助信號電路實施控制，而兩種脈沖寬度能夠進(jìn)行單獨調(diào)整，兩者升高順著時間間隔t1能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)調(diào)節(jié)。信號PT屬于高壓隔離電路中的傳輸電壓信號，涵蓋兩個脈沖，分別是turn-off窄脈沖以及turn-on窄脈沖，兩個對應(yīng)相位和POFF以及PON維持一致。PG信號屬于脈沖展寬電路到IGBT柵極之間的驅(qū)動信息，相位處于POFF以及PON升高順著時間變化呈現(xiàn)為正向電壓，處于POFF、脈沖中是負(fù)向電壓，結(jié)束后重新轉(zhuǎn)化成零電壓狀態(tài)。IGBT導(dǎo)通時間主要是由時間所影響，在向上脈沖上升開通，于向下脈沖升高沿處斷開，同時斷開時刻對應(yīng)柵極即可呈現(xiàn)出反壓偏置模式，確保IGBT斷開可靠性和迅速性[1]。

二、基于窄脈沖傳輸?shù)拿}沖展寬IGBT驅(qū)動電路運行原理

（一）脈沖形成

下圖是形成開啟和關(guān)斷窄脈沖電路圖，正常運行中，信號形成電路內(nèi)CD4089-1對應(yīng)Q管腳輸出和控制信號頻率一致開通脈沖PON，CD4089-1對應(yīng)Q管腳傳輸頻率相同關(guān)斷脈沖POFF，CD4089-1對應(yīng)Q管腳的脈沖傳輸寬度會影響時間變化。脈沖寬度會受到和管腳銜接電阻以及定容RC數(shù)值影響，對應(yīng)R選擇可調(diào)節(jié)電位器。功率擴(kuò)大電路屬于一種代表性橋式擴(kuò)大電路，主要選擇兩對PNP型以及NPN型三極管，輸入開啟和關(guān)斷脈沖信號，輸出和高壓隔離電路對應(yīng)兩個輸入進(jìn)行連接。高壓隔離電路中設(shè)置高壓隔離脈沖變壓器，開啟和關(guān)斷信號通過功率放大電路傳送到變壓器原邊，并在變壓器原邊形成涵蓋開啟、關(guān)斷在內(nèi)的窄脈沖信號。

（二）脈沖展寬電路運行原理

脈沖展寬電路，具體功能是把開啟脈沖以及關(guān)斷脈沖進(jìn)行解調(diào)，轉(zhuǎn)化成IGBT驅(qū)動信號，并在開啟脈沖中合理存儲各種能量，在關(guān)斷脈沖過程中為IGBT柵極設(shè)置反壓偏置。電路內(nèi)單純涵蓋三極管、二極管、穩(wěn)壓管、電容以及電阻等部件，不需要額外設(shè)置高壓隔離直流輔助電源進(jìn)行供電。脈沖展寬電路于關(guān)斷脈沖中，脈沖展寬間、關(guān)斷脈沖間、關(guān)斷脈沖后四種工作狀態(tài)。在IGBT導(dǎo)通中，如果出現(xiàn)過流現(xiàn)象，驅(qū)動電路傳輸附加脈沖，將IGBT快速關(guān)斷，該種條件下脈沖展寬電路對應(yīng)電流方向和關(guān)斷脈沖操作過程相同[2]。

結(jié)語：綜上所述，本文提出一種以窄脈沖傳輸為基礎(chǔ)的無源驅(qū)動電路，并選擇脈沖展寬電路實施寬脈沖IGBT驅(qū)動信號，該種無源驅(qū)動電路能夠幫助有效縮減高壓隔離脈沖變壓器所占空間，不需要高壓隔離輔助直流電源，同時IGBT在關(guān)閉狀態(tài)下，柵極反壓偏置，能夠促進(jìn)IGBT實現(xiàn)快速關(guān)斷。

參考文獻(xiàn)：

[1]蘇寧.百瓦級超短脈沖摻鐿光纖放大器及超連續(xù)譜產(chǎn)生的研究[D].北京工業(yè)大學(xué)，2020.

[2]楊建芳.基于高群速度色散光纖實現(xiàn)脈沖壓縮和展寬的數(shù)值研究[D].北京交通大學(xué)，2020.

作者簡介：

王翠云（1981年4月——）;女，漢族，籍貫：山東平度，碩士研究生，高級工程師;研究方向：中高壓IGBT功率模塊的應(yīng)用及驅(qū)動技術(shù)研究。