【经验】IGBT驱动芯片采用不同硬件互锁电路，保护IGBT异常关断，防止炸机

时间： 2017-09-06 来源：世强作者：zyliuliu

技术问答

现代电力电子设备中，随着电压的不断升高和功率的不断增大，IGBT已经成为功率器件的首选。与此同时，IGBT在应用过程中的损坏逐渐得到工程师的关注，并且采取更完善的保护措施来减少IGBT的故障率。图1所示为通用变频器拓扑图。

图1：通用变频器拓扑图

故障描述

从图1我们可以看到，逆变电路通常由三相逆变桥（共6个IGBT）组成，同一相的上下管IGBT的导通方式通常是互补的，即上管IGBT导通的同时，下管IGBT必须是关断状态。那么，如果在特殊情况下，IGBT驱动受到EMI干扰或软件逻辑出现错误时，上下管同时出现高电平，则会出现上下管IGBT直通，导致出现炸机现象。为了避免此类故障的产生，我们通常需要增加硬件互锁电路，防止故障的出现。

解决方案

目前在IGBT驱动电路，我们通常会采用两种驱动芯片——光耦驱动和磁耦驱动，下面分别以RENESAS光耦PS9531L3和PI IDriver驱动SID1182K为例，介绍两种驱动IC的硬件互锁电路的实现方式。

1）Renesas光耦驱动

如果在IGBT驱动电路选用光耦进行驱动，由于光耦的输入端是电流控制发光二极管，实现信号的传递，那么我们可以对上下管的驱动光耦采用输入端直接反并联的方式，实现硬件互锁功能，如图2所示：

图2：Renesas驱动光耦硬件互锁电路

当上管驱动PWM+为高电平、下管驱动PWM-为低电平时，上管驱动光耦内部的发光二极管正向导通，输出高电平驱动上管IGBT导通。此时，下管驱动光耦内部的发光二极管处于反向截止状态，输出为低电平，下管IGBT关断；反之亦然。

2）PI IDriver驱动SID1182K

如果在IGBT驱动电路中采用PI IDriver驱动IC，由于SID1182K的输入端是CMOS电平输入，通过磁耦合方式实现信号传递，我们需要在信号输入端采取三极管下拉的方式实现硬件互锁功能，如图3所示：

图3：PI IDriver驱动SID1182K硬件互锁电路

当上管驱动PWM+为高电平，上管驱动GH管脚输出高电平驱动上管IGBT导通。此时，PWM+驱动上管下拉三极管导通，将PWM-钳位至低电平，下管IGBT关断；反之亦然。

由以上分析可知，Renesas驱动光耦和PI IDriver驱动分别可以采用不同的硬件互锁电路，实现对IGBT上下管驱动电平的硬件互锁，从而保护IGBT在异常情况下能够可靠关断，不会出现上下管直通现象，防止炸机故障的产生。

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用户66797365 Lv5. 技术专家 2018-10-25

学习参考了！
xiaoguang978 Lv3. 高级工程师 2018-08-18

学习了
Chandler Lv8 2018-02-28

可以参考
Eyang Lv3. 高级工程师 2018-01-15

写的很好
老杰克 Lv7. 资深专家 2017-12-17

赞！

冷若冰 Lv7. 资深专家 2017-12-05

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小旋风 Lv7. 资深专家 2017-11-24

非常好，学习了
serena Lv7. 资深专家 2017-11-13

有图有真相的说明，好东西
自强 Lv7. 资深专家 2017-10-31

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小叶子 Lv8. 研究员 2017-10-31

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