IGBT工业应用驱动：从放大、隔离到保护的性能拔高

驱动这个话题一直是我们重点关注的领域，在众多驱动中，IGBT的驱动肯定是极具话题性的一类。IGBT驱动可以说直接决定了IGBT元件的性能能否充分发挥。我们都知道，能够让功率器件保持在最大输出功率上那当然是最好的，但是往往驱动是没法这么稳定的，如果不提前开始保护，那么将难以确保真正发生过流时是否能可靠关断IGBT。

同时，IGBT元件的电气保护几乎都设计在驱动中，IGBT驱动的可靠性直接和IGBT元件可靠性挂钩，可见IGBT驱动的重要性。功率器件的应用面太广，因此我们将切口缩小，从工业驱动这个应用上来看各家不同的IGBT驱动水准。

EiceDRIVER IGBT驱动

英飞凌的EiceDRIVER栅极驱动系列涵盖MOSFET，IGBTs，SiC，以及GaN驱动。EiceDRIVER提供500多种驱动，适配任何功率器件和任何终端应用。从整体上看，这个系列涵盖各种电压等级，各种隔离等级、各种保护等级，不论是驱动分立的功率器件还是功率模块，优秀性能的驱动对于任何IGBT元件来说都是最可靠的助力。

（图源：英飞凌）

对于工业驱动，再细一点就是工业电机驱动来说，集成自举二极管（BSD）、过流保护（OCP）、可编程死区等等功能的IGBT驱动无疑是最为适用的。在用于IGBT的驱动上，EiceDRIVER提供了包括隔离式栅极驱动器IC、电平移位栅极驱动器IC和低侧栅极驱动器IC，并针对所有应用中的IGBT分立器件和模块进行了优化。

在EiceDRIVER用于IGBT驱动上，最新的1ED3491MU12M囊括了工业电机驱控所需的一切要素。作为单通道的栅极IGBT驱动，1ED3491MU12M采用了节省空间的DSO-16 细间距宽体封装。在将尺寸控制到较小范围的同时，该IC还有着＞8mm的爬电距离。这种高集成度的驱动IC所需的外部组件极少，对于设计人员来说能大幅降低设计周期，这是很有吸引力的一点。

1ED3491MU12M可以驱动650V/1200V/1700V/2300V的IGBT，整体的共模瞬态抗扰度均大于100kV/μs。这一点继承了英飞凌在功率器件上的优势。作为功率器件大厂，高CMTI是旗下产品共有的特征。9A的拉/灌电流峰值也是很高的输出水平，同时IC到IC之间的传播延迟十分紧密，最大仅为30ns。除了本身性能好之外，带故障输出的精确VCEsat检测，退饱和检测后IGBT软关断，欠压锁定保护，电流隔离这些优势完美适合所有需要可靠DESAT保护的应用且对空间要求更小。

STDRIVE IGBT驱动

ST的STDRIVE系列驱动涵盖了具有更高额定值的器件，用于运动控制系统。提供了广泛的电流输出驱动能力和配置选择，不仅有独立高侧和低侧驱动，还配置具有死区时间，同时STDRIVE高电压驱动器含有运算放大器和比较器能帮助设计转换器保护电路。这个系列的所有器件都能在-40℃至125℃的温度范围内工作，其中TDXX系列最高可以覆盖至150℃，TDXX系列中有不少先进的IGBT驱动。

（图源：ST）

TD351就是其中一款先进的IGBT驱动，包括了控制和保护功能，旨在设计一个高可靠性工业驱动系统。创新的主动米勒钳位功能消除了大多数应用中对负栅极驱动的需要，并允许为高压侧驱动器使用简单的自举电源。TD351具有两级关闭功能，电平和延迟可调。在过流或短路情况下，该功能可防止在关闭时产生过大的过压。同样的延迟在开启时应用，以防止脉冲宽度失真。在保护上该器件还做了2kV的ESD。同样在这个系列中，TD350E在拥有这些相同的功能同时，另外配置了IGBT去饱和保护和故障状态输出，并与脉冲变压器和光耦信号兼容，将整体驱动水平又做了一次拔高。

而STGAP2HD IGBT驱动则使用了ST最新的电流隔离技术，在宽体封装中提供了6kV瞬态电压能力。4 A的电流能力以及轨对轨输出，使STGAP2HD适用于功率转换和工业电机驱动逆变器等中高功率应用。STGAP2HD的联锁功能可防止输出同时处于高电平，避免在逻辑输入命令错误的情况下出现直通情况。联锁功能可通过专用配置引脚禁用，以允许两个通道独立并行运行，输入到输出的传播延迟结果控制在75ns以内，提供了高PWM控制精度。

UCC217xx IGBT驱动

TI的UCC217xx IGBT驱动系列有三大特性，强大的驱动电流、极高的CMTI 和极短的传播延迟。当然在保护功能、系统尺寸以及成本上也都属于业内领先水平。

（图源：TI）

UCC21750是一款电隔离单通道栅极驱动器，用于具有高达 2121V 直流工作电压的IGBT，具有高级保护功能功能、出色的动态性能和稳健性。输入侧通过SiO2电容隔离技术与输出侧相隔离，支持高达1.5kVRMS的工作电压、12.8kVPK的浪涌抗扰度，并提供较低的器件间偏移和高CMTI。该器件采用SOIC-16 DW封装，将尺寸控制到较小范围的同时，还有着＞8mm的爬电距离。

UCC21750的输出能力极强，拥有±10A的电流能力，这种峰值的驱动电流绝对是行业顶尖水平。同时拥有33V的最大输出驱动电压。与峰值电流电压同样高的还有它的CMTI，大于100kV/μs也是业内高水平。UCC21750的传播延迟最大为130ns，脉冲/器件间偏移最大为30ns。

内部源米勒钳位，发生故障时的400mA软关断，UVLO等等都给器件带来了足够的可靠性。这样具有DESAT和内部米勒钳位的5.7kVrms，±10A单通道隔离式栅极驱动器是驱动IGBT的可靠选择。

小结

总的来说，作为场控核心，一个好的IGBT驱动应该在放大、隔离以及保护上面面俱到。用于工业场景驱动的IGBT也都在这些方面做了相当大的拔高。