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新能源汽车电机控制器IGBT模块的驱动技术

更新时间：2019-12-01 10:16:52 大小：230K 上传用户：xuzhen1查看TA发布的资源 标签：新能源汽车电机控制器igbt 下载积分：0分 评价赚积分 （如何评价?） 打赏 收藏 评论(0) 举报

资料介绍

IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）

绝缘栅双极型品体管，是由BJT（双极型三极管）

和MOS（绝缘栅型场效应管）组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件，兼有MOSFEt高输入阻抗和GT的低导通压降两方面的优点。IGB综合了以上两种器件的优点，驱动功率小而饱和压降低。成为功率半导体器件发展的主流，广泛应用于风电、光伏、电动汽车、智能电网等行业中。在电动汽车行业中，电机控制器、辅助动力系统，电动空调中，IGBT有着广泛的使用，大功率IGB多应用于电机控制器中，由于电动汽车电机控制器工作环境干扰比较大，IGBT的门极分布电容及实际开关中存在的米勒效应等寄生参数的直接影响到驱动电路的可靠性1电机控制器在使用过程中，在过流、短路和过压的情况下要对1GBT实行比较完善的保护。过流会引起电机控制器的温度上升，可通过温度传感器来进行检测，并由相应的电路来实现保护；过压一般发生在IGBT关断时，较大的di/dt会在寄生电感上产生了较高的电压，可通过采用缓冲电路来钳制，或者适当降低开关速率。短路故障发生后瞬时就会产生极大的电流，很快就会损坏1GBT，主控制板的过流保护根本来不及，必须由硬件电路控制驱动电路瞬间加以保护。

因此驱动器的设计过程中，保护功能设计得是否完善，对系统的安全运行尤其重要。


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新能源汽车电机控制器 IGBT 模块的驱动技术  
吴成加 赵圣宝  
(安徽安凯汽车股份有限公司，安徽  
合肥 230051)  
摘 要： 本文介绍了大型电动汽车中，电机控制器  
IGBT 模块驱动电路的设计思路，阐述了  
IGBT 模块的特性、栅极驱  
动电路的设计与保护，以及 IGBT 模块在正常工作中的电流、电压、温度保护，并提供了相应的设计原理和验  
证方案。  
关键词： 电动汽车；电机驱动器； IGBT ； 保护电路；驱动技术；  
Drive Technology for Electric Automobile Inverter IGBT Module  
Wu Cheng-jia  
Zhao Sheng-bao  
(Anhui Ankai Automobile Co.,Ltd,Hefei,230051 China)  
Abstract ：This article describes the large-scale electric vehicle, the motor controller drive circuit IGBT  
module design ideas expounded characteristic IGBT module design and protective gate drive circuit and IGBT  
module during normal operation of current, voltage, and temperature protection and provides the appropriate  
design principles and verification program.  
Key words ：Electric vehicles; motor drive; IGBT; protection circuit; drive technology;  
0 引 言  
IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)  
绝缘栅双极型晶体管，是由 BJT（双极型三极管）  
和MO（S 绝缘栅型场效应管）组成的复合全控型电  
压驱动式功率半导体器件， 兼有MOSFE的T高输入  
阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。 IGBT综合  
了以上两种器件的优点，驱动功率小而饱和压降  
低。成为功率半导体器件发展的主流，广泛应用于  
风电、光伏、电动汽车、智能电网等行业中。  
在电动汽车行业中，电机控制器、辅助动力系  
，
统，电动空调中， IGBT有着广泛的使用， 大功率IGBT  
多应用于电机控制器中，由于电动汽车电机控制器  
工作环境干扰比较大， IGBT的门极分布电容及实际  
图 1 IGBT 的开关特性  
IGBT的开关特性如图 1 所示，IGBT 模块在关  
开关中存在的米勒效应等寄生参数的直接影响到  
[2]  
[1]  
驱动电路的可靠性 。  
断时，由于漏感的存在，V  
CE会产生尖峰高压 ，  
该电压随着 dv/dt 的变化而发生变化，由于开关  
时间随着集电极电流、结温、栅极电阻（ Rg）的  
变化而变化，如果开关时间变长、栅极电阻变大  
时，可能会出现由于死区时间不足而引发桥臂直  
通的现象，使 IGBT 损坏[3] 。同时，开关损耗是在  
开关接通或关断时发生，此特性随结温、驱动电  
电机控制器在使用过程中，在过流、短路和过  
压的情况下要对 IGBT实行比较完善的保护。过流会  
引起电机控制器的温度上升，可通过温度传感器来  
进行检测，并由相应的电路来实现保护；过压一般  
发生在IGBT关断时，较大的 di/dt 会在寄生电感上  
产生了较高的电压，可通过采用缓冲电路来钳制，  
或者适当降低开关速率。短路故障发生后瞬时就会  
产生极大的电流，很快就会损坏 IGBT，主控制板的  
过流保护根本来不及，必须由硬件电路控制驱动电  
路瞬间加以保护。  
阻的变化而变化，其中特别是  
Rg 的选定非常重  
要，若 Rg过大时，会使 IGBT 的开关速度减慢，  
能明显减少开关过电压尖峰，但相应的增加了开  
关损耗， 使 IGBT 发热增多， 反之，当 Rg过小时，  
有可能会出现过高的尖峰电压（ =Ls X dIc/dt ）,  
由此可知， 在选定 Rg时，驱动电路的寄生电感也  
应越小越好。  
因此驱动器的设计过程中，保护功能设计得是  
否完善，对系统的安全运行尤其重要。  
1
IGBT模块的特性  
1．2 电容特性  
如下图 2 所示，C GC、CGE、CCE分别为 IGBT 的  
1．1 开关特性  
ies  
oes  
极间寄生电容，C 称为输入电容，C 称为输出  
[4]  
电容，C 称为逆导电容 。  
res  

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