驱动电路构成及原理（PC923和PC929组合）

图4-9为INTPBGBA0100AZ 110kVA东元变频器U相的驱动电路图。15kW以下的驱动电路，则由PC923和PC929经栅极电阻直接驱动IGBT，中、大功率变频器，则由后置放大器将驱动IC输出的驱动脉冲进行功率放大后，再输入IGBT的G、E极。

图4-9 由PC923和PC929构成的驱动电路

驱动电路的电源电路，是故障检测的一个重要环节。不但要求其输出电压范围满足正常要求，而且要求其具有足够的电流（功率）输出能力——带负载能力。每一相的上、下IG-BT驱动电路，因IGBT的触发回路不存在共电位点，驱动电路也需要相互隔离的供电电源。由开关电源电路中的开关变压器N1绕组输出的交流电压，经整流滤波成28V直流电压后，又由R68、VS1（10V稳压二极管）简单稳压电路处理成正18V和负10V两路电源，供给驱动电路。电源的0V（零电位点）线接入了IGBT的E极，驱动IC的供电脚则接入了28V的电源电压。

光耦合器的输入、输入侧应有独立的供电电源，以形成输入电流和输出电流的通路。PC2的2、3脚输入电流由+5V∗提供。此处供电标记为+5V∗，是为了和开关电源电路输出的+5V相区分。+5V∗供电电路如图4-10所示。该电路可看作一简单的动态恒流源电路，R179为稳压二极管VS7的限流电阻，稳压二极管的击穿电压值为3.5V左右。基极电流回路中稳压电路的接入，使流过VT8发射结的I_b维持一恒定值，进而使动态I_c也近似为恒定值。忽略VT8的导通压降，电路的静态输出电压为+5V，但动态输出电压值取决于所接负载电路的“动态电阻值”，而动态输出电流总是接近于恒定的，这就使得驱动电路内部发光二极管能维持一个较为恒定的光通量，从而使传输脉冲信号的“陡峭度”比较理想，使传输特性大为改善。

图4-10 驱动光耦输入侧供电电路

电路工作原理简述（请同时参见图4-4的PC923、PC925内部电路）：

由CPU主板来的脉冲信号，经R66加到PC2的3脚，在输入信号低电平期间，PC2形成由+5V∗、PC2的2、3脚内部发光二极管、信号源电路到地的输入电流通路，PC2内部输出电路的晶体管VT1导通，PC2的6脚输出高电平信号（18V峰值），经R65为驱动后置放大电路的VT10提供正向偏流，VT10的导通将正供电电压经栅极电阻R91引入到IGBT的G极，IGBT开通；在输入信号的高电平期间，PC2的3脚也为+5V高电平，因而无输入电流通路，PC2内部输出电路的晶体管VT2导通，6脚转为负压输出（10V峰值），经R65为驱动后置放大电路的VT11提供了正向偏流，VT11的导通将供电的负10V电压——IGBT的截止电压经栅极电阻R91引入到IGBT的G极，IGBT关断。在待机状态，PC2的3脚输入信号一直维持在+5V高电平状态，则驱动电路一直输出-10V的截止电压，加到CN1触发端子上，IGBT一直维持于可靠的截止状态上。

因IGBT栅-射极间结电容的存在，对其开通和截止的控制过程，实质上是对IGBT栅-射极间结电容进行充、放电的过程，这个充、放电过程形成了一定的峰值电流，故功率较大的IGBT模块须由VT10、VT11组成的互补式电压跟随放大器来驱动。(www.xing528.com)

PC929驱动IC是兼有对驱动脉冲隔离放大和模块故障检测双重“身份”的。由CPU主板来的脉冲信号从1/2、3脚输入到PC923内部的光耦合器，从11脚输出后，经VT13、VT15两级互补式电压跟随器的功率放大后，引入IGBT2的G极。此为驱动脉冲的信号传输电路；PC929的9脚为模块故障检测信号输入脚。正常工作状态下，PC923的11脚输出正的激励脉冲电压，使VT13导通，VT15截止。VT13的导通，将正偏压加到IGBT2的G极上，IGBT2进入饱和导通状态。忽略IGBT导通管压降的话，IGBT2的导通即将U输出端与负直流供电端N短接起来，提供输出交流电压的负半波通路，在导通期间，只要变频器是在额定电流以内运行，IGBT2的正常管压降应在3V以下。

PC929的9脚内部电路与外接R76、R77、VD24、R73、D27等元器件构成了IGBT管压降检测电路，二极管VD27和负极接入了IGBT2的C极。PC929在发送激励脉冲的同时，内部模块检测电路与外电路配合，检测IGBT2的管压降，当IGBT2正常开通期间，忽略IGBT2的导通压降，U点电压与N点电压应是等电位的，N点与该路驱动电源的零电位点为同一条线。可以看到，VD27的正向导通将a点电压也钳位为零电位点，即PC929的9脚无故障信号输入，IGBT模块OC信号输出8脚为高电平状态。当变频器的负载电路异常或IGBT2故障时，虽有激励偏压加到IGBT2的G极，但严重过电流状态（或管子已经开路性损坏），使IGBT2的管压降超过7V或更大，U、N之间高电压差使VD27反偏截止，此时a点电压是由R73引入的、经R78、VD24、R77分压的高于7V的电压值，经R76输入到PC929的9脚。PC929内部IGBT保护电路起控，对IGBT进行强行软关断动作，同时控制8脚内部晶体管导通，进而提供了PC4光耦合器的输入电流，于是PC4将低电平的模块OC信号报与CPU，变频器实施OC故障保护停机动作。

IGBT模块管压降检测电路中的VD24和C48组成消噪电路，以避免负噪声干扰引起误码保护动作。

让我们看一下驱动电路中R91、R92、R93、R94的作用，实际电路中，这4只电阻在模块损坏带来的强电压冲击下，造成开路、短路和阻值变大的情况比比皆是。而这4只电阻的未予修复，会给新换功率模块带来毁灭性的打击。它在电路中究竟起到什么样的作用呢？

R91将驱动脉冲引入到IGBT的G极，表面看来，这是一只限流电阻，限制流入IGBT的驱动（充电）电流，因管子的开通速度越快越好，开通时间越短越好，电阻的阻值就不能太大，以避免与IGBT管子的输入结电容形成一个较大时间常数的延时电路，这是不希望出现的。但过激励也会导致IGBT的损坏。此电阻多为欧姆级功率电阻，随变频器功率的增加其阻值而减小。此电阻还有一个“真名”，叫栅极补偿电阻，因为IGBT的触发引线有一定长度，触发脉冲又是数千赫兹的高频信号，所以有一定的引线电感存在，而引线电感会引起触发脉冲的畸变，产生“电压过冲”现象，严重时会造成IGBT的误开通而造成损坏。接入R91可对引线电感有所补偿，尽量使引线呈现电阻特性而不是电感特性，有效缓解引线电感造成的电压过冲现象。

R92并接于IGBT的G、E极间，第一个好处就是，将IGBT输入端的高阻状态变为低阻状态。我们新购得的IGBT逆变模块，出厂前是用短路线将G、E极短接的，这样万一有异常电压（如静电）加到G、E极时，短路线将很快将此一异常电压吸收，而避免了IGBT因输入端子遭受冲击而损坏。电路中并联R92也有同样的用处，在一定程度上将输入的“差分电压”变为了“共模电压”，消解了异常输入电压的冲击作用。R92对瞬态干扰有一定的作用，又可称之为“消噪电阻”。R92并接于IGBT的G、E极间，与IGBT的G、E结电容相并联，此电阻又被称为“旁路电阻”，将瞬态干扰造成的对G、E结电容的充电电流“旁路掉”，以避免其误开通。R92又形成了IGBT输入结电容的电荷泄放通路，能提高电荷的泄放速度，对于只采用单电压供电（无负供电电压）的驱动电路，此电阻的作用尤其重要。

我们说，截止负电压的丢失或幅度不足，会给IGBT的安全运行带来极大的危害，而R91、R92的断路，使IGBT的触发回路变成了“高阻态”，更易受感应电压冲击，形成G、E结电容的充电流，而造成IGBT的误开通。当拨掉IGBT模块的触发端子后，上电或起动变频器，会造成IGBT模块的炸裂，原因正源于此。

R39、R94同R91、R92作用是一样的，分析从略。