单片IGBT驱动器的研究与设计

作     者：牟钰亭 

作者单位：天津理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王晓姹;黄胜明;夏增浪

授予年度：2023年

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

主      题：IGBT 栅级驱动电路 欠压保护 过温保护 过流保护 

摘      要：在新能源产业结构快速优化的背景下,电能在日常生产生活中应用的地位也越来越高。因此,不断发展电力电子技术,加快研究大功率驱动电路十分重要。本文研究并设计了单片IGBT驱动芯片。芯片设计是基于华虹宏力(HHG)0.35μm BCD工艺。通过Cadence的EDA工具进行电路的设计、仿真以及版图的绘制。本文设计的驱动芯片包括带隙基准、高压LDO、逻辑控制、输出驱动和多种保护电路等。推挽输出级拥有较强的驱动能力,多种保护功能包括欠压锁定、过流和过温保护增加了驱动芯片的可靠性和使用寿命。在任何一致保护触发时,芯片的故障输出端立即下拉提示。其中过温检测方式通过两种不同的设计实现,这样的设计给过温检测提供了选择,同时有效地提高过温的准确性,保证功能的有效性。考虑到芯片实际应用的灵活性,所以本文设计的驱动芯片既可以驱动单片IGBT,也可以驱动两个独立的IGBT。同时,本文设计的驱动芯片兼容驱动高压MOS,或者P+N型的半桥。本文设计的驱动芯片的推荐工作电压为15V,最大电压可为20V。芯片从电源开始上电到驱动输出正常工作的时间为0.8ms。在允许的工作电压下,芯片内部可以输出稳定的5V低压电源电压。芯片驱动输出的拉电流为2A,灌电流为4A。芯片在12.5V欠压保护,在160℃开启过温保护。驱动输出上升时间为48ns,下降时间为32ns,死区时间为300ns。该芯片可以应用于大功率直流或交流电机驱动控制系统中。