简介
绝缘栅极双极性晶体管(IGBT)是适用于高压运用的经济高效型解决方案，如车载充电器、非车载充电器、DC-DC快速充电器、开关形式电源(SMPS)运用。开关频率规模：直流至100 kHz。IGBT可所以单一器材，乃至是半桥器材，如为图1所示规划挑选的。
本运用笔记所述规划中的APTGT75A120 IGBT是快速沟槽器材，选用Microsemi Corporation®专有的视场光阑IGBT技能。该IGBT器材还具有低拖尾电流、高达20 kHz的开关频率，以及因为对称规划，具有低杂散电感的软康复并联二极管。选定IGBT模块的高集成度可在高频率下供给最优功能，并具有较低的结至外壳热阻。
运用ADI公司的栅极驱动技能驱动IGBT。ADuM4135栅极驱动器是一款单通道器材，在>25 V的作业电压下（VDD至VSS），典型驱动才能为7 A源电流和灌电流。该器材具有最小100 kV/μs的共模瞬变抗扰度(CMTI)。ADuM4135能够供给高达30 V的正向电源，因而，±15 V电源足以满意此运用。
图1.ADuM4135栅极驱动器模块
测验设置
电气设置
体系测验电路的电气设置如图2所示。直流电压施加于半桥两头的输入，900 µF (C1)的解耦电容添加到输入级。输出级为200 µH (L1)和50 µF (C2)的电感电容(LC)滤波器级，对输出进行滤波，传送到2 Ω至30 Ω的负载(R1)。表1胪陈了测验设置功率器材。U1是用于HV+和HV−的直流电源，T1和T2是单个IGBT模块。
完好电气设置如图3所示，表2具体列出了测验中运用的设备。
图2.体系测验电路的电气设置
表1.测验设置功率器材
表2.完好设置设备
图3.栅极驱动器配电板测验的衔接图
测验成果
无负载测验
在无负载测验设置中，在模块输出端罗致低输出电流。在此运用中，运用一个30 Ω的电阻。
表3显现无负载的电气测验设置的重要元件，且负载内的电流低。表4显现在模块上观察到的温度。表3和表4总结了所观察到的成果。图5至图10显现各种电压和开关频率上的开关波形的测验成果。
如表3中所示，测验1和测验2在600 V电压下履行。测验1在10 kHz开关频率下履行，测验2在20 kHz开关频率下履行。测验3在900 V电压下履行，开关频率为10 kHz。
图4显现无负载测验的电气设置。
图4.无负载测验的电气设置
表3.无负载测验，对应插图
1 VDC是HV+和HV−电压。
2 IIN标明经过U1的输入电流。
表4.无负载测验，温度总结1
1 一切温度都经过热摄像头记载。
2 从变压器测得。
开关IGBT的功能图
此部分测验成果显现不同方针电压下的开关波形，其间fSW = 10 kHz和20 kHz。VDS是漏极-源极电压，VGS是栅极-源极电压。
图5.VDC = 600 V，fSW = 10 kHz，无负载
图8.VDC = 600 V，fSW = 20 kHz，无负载
图6.VDC = 600 V，fSW = 10 kHz，无负载
图9.VDC = 900 V，fSW = 10 kHz，无负载
图7.VDC = 600 V，fSW = 20 kHz，无负载
图10.VDC = 900 V，fSW = 10 kHz，无负载
负载测验
测验装备类似于图2所示的测验设置。表5总结了观察到的成果，图11至图16显现各种电压、频率和负载下的测验功能和成果。
测验4在200 V、10 kHz开关频率下履行，占空比为25%。测验5在600 V、10 kHz开关频率下履行，占空比为25%。测验6在900 V、10 kHz开关频率下履行，占空比为25%。
表5.负载测验
1 IOUT是负载电阻R1中的输出电流。
2 VOUT是R1两头的输出电压。
3 POUT是输出功率(IOUT × VOUT)。
开关IGBT的功能图和无负载测验
此部分测验成果显现fSW = 10 kHz和20 kHz的不同方针电压下的开关波形。
图11.VDC = 200 V，fSW = 10 kHz，POUT = 90.2 W
图14.VDC = 600 V，fSW = 10 kHz，POUT = 791.1 W
图12.VDC = 600 V，fSW = 10 kHz，POUT = 791.1 W
图15.VDC = 900 V，fSW = 10 kHz，POUT 1669.2 W
图13.VDC = 200 V，fSW = 10 kHz，POUT = 90.2 W
图16.VDC = 900 V，fSW = 10 kHz，POUT 1669.2 W
高电流测验
测验装备类似于图3中所示的物理设置。表6总结了观察到的成果，图17至图20显现各种电压、频率和负载下的测验功能和成果。
输出负载电阻视各个测验而异，如表1所示，其间2 Ω到30 Ω负载用于改动电流。丈量VOUT，也便是R1两头的电压。
测验7在300 V、10 kHz开关频率下履行，占空比为25%。测验8在400 V、10 kHz开关频率下履行，占空比为25%。
表6.高电流测验
1 PIN是输入电源(IIN × VIN)，其间VIN是直流电源电压。
开关IGBT的功能图和负载测验
此部分测验成果显现fSW = 10 kHz和20 kHz的不同方针电压下的开关波形。
图17.VDC = 300 V，fSW = 10 kHz，POUT = 1346.3 W
图19.VDC = 300 V，fSW = 10 kHz，POUT = 1346.3 W
图18.VDC = 400 V，fSW = 10 kHz，POUT = 2365.9 W
图20.VDC = 400 V，fSW = 10 kHz，POUT = 2365.9 W
去饱满测验
体系测验电路的电气设置如图21所示。直流电压施加于半桥两头的输入，900 µF的解耦电容添加到输入级。此设置用于测验去饱满检测。在此运用中，最大IC = 150 A，其间IC是经过T1和T2的电流。
高端开关IGBT (T1)被83 μH的电感旁路，T1开关有必要封闭。
低端开关IGBT (T2)每500 ms被驱动50 μs。
表7具体列出了去饱满测验设置的功率器材。
图22显现电感L1中电流135 A时的开关动作，图23显现电感L1中电流139 A时的去饱满检测。
表7.功率器材去饱满测验的测验设置
图21.体系测验电路的电气设置
图22.VDC < 68 V，fSW = 2 Hz，占空比 = 0.01%
图23.VDC > 68 V，fSW = 2 Hz，占空比 = 0.01%
运用原理图
图24.ADuM4135栅极驱动器板原理图
定论
ADuM4135栅极驱动器具有优异的电流驱动才能，适宜的电源规模，还有100 kV/µs的强壮CMTI才能，在驱动IGBT时供给优秀的功能。
本运用笔记中的测验成果供给的数据标明，ADuM4135评价板是驱动IGBT的高压运用的解决方案。
