要了解什麼是IGBT驅動，首先你需要了解什麼是IGBT。請戳前情提要：《極簡電力電子學》。
我們都知道，電機驅動是IGBT的主要應用領域之一。有的同學可能會有這樣的困惑：
“IGBT本來就是驅動電機的，為什麼它自己還需要一個驅動？IGBT驅動到底是做什麼的？”
這個問題說來簡單，就像《極簡電力電子學》中所說：“IGBT本質上就是一個電子開關，就好比你家裡牆上的開關，按一下，開關閉合，電燈亮起；再按一下，電燈熄滅。
當然，操作IGBT，不再是手，而是電子脈衝。高電平來臨時，器件開通；低電平來臨時，器件就關斷。手動操作開關，可能一秒鐘一兩次，而我們的電子開關，一秒鐘可以開關上萬次，幾十萬次。
那麼這時候問題來了：控制IGBT電子脈衝從哪兒來？
有的同學要舉手了：我知道我知道！控制脈衝可以從MCU來！
非常棒！你都會搶答了！
MCU就像我們的大腦，它控制我們身體的一舉一動。但它發出的神經元信號非常微弱，根本無法按動開關。所以大腦需要把這個信號傳送給手，由手部肌肉運動來產生一定的力量，摁下開關。IGBT的驅動就是控制IGBT的、靈巧又有力量的“手”。
那麼，信號從MCU到IGBT驅動晶片，中間都經歷了什麼？
MCU的輸出電流是mA級別，而IGBT需要的驅動電流可能達到幾安培。IGBT驅動要完成的首要任務，就是作為一個放大器，放大電流。
首先
MCU的輸出電流是mA級別，而IGBT需要的驅動電流可能達到幾安培。IGBT驅動要完成的首要任務，就是作為一個放大器，放大電流。
其次
MCU輸出電平一般是3.3V，而IGBT一般的驅動電壓要達到15V。IGBT驅動需要把3.3V信號轉成15V信號。而且這個15V，不是一般的15V。IGBT一般工作在橋式電路中。橋式電路會承受母線電壓。當電路不開關時，橋式電路的中點會承受一半的母線電壓；在上管開通時，中點電位與母線電壓相同。
這時上管IGBT驅動的工作，就是要在幾百伏或上千伏的母線電壓基礎之上，再生成一個15V的電壓信號來。好比說MCU提供了一棵長在地上的小樹苗，IGBT驅動的工作不光是要把小樹苗變成大樹，還要把它移植到高山上去。聽起來是不是很厲害！
最後
MCU 在低壓側，其供電電壓一般為5V。IGBT在高壓側，母線電壓可達幾千伏。因為低壓側會有人機接口，所以絕對不能讓高壓側高電壓流竄到低壓側，給人體造成傷害！有的時候，IGBT驅動需要有一定的電氣隔離能力，作為低壓側和高壓側之間的屏障，防止副邊高壓對原邊操作的人體造成傷害。如果IGBT驅動不具有絕緣能力的話，絕緣屏障就要加在MCU與人機接口之間。
能完成以上功能的驅動，我們稱之為緊湊型驅動。比如英飛凌1ED X3 compact系列：
在有些應用場景下，驅動要提供豐富的保護功能。首先，驅動器要長出一雙“眼睛”（故障檢測），觀察“電燈”（負載）或者“開關”（IGBT）運行是否正常。如果負載有異常，故障檢測立刻發送信號給“大腦”MCU，MCU發指令給IGBT驅動，IGBT驅動關閉功率器件，避免炸機。我們把具有保護功能的IGBT驅動IC稱為增強型驅動。IGBT驅動的保護功能包括欠壓關斷、短路保護、過壓保護、過溫保護、米勒鉗位、軟關斷等。
這一類驅動，我們稱之為增強型驅動晶片，代表產品有英飛凌1ED34x1MC12M：
英飛凌提供完整的功率器件+驅動晶片解決方案。英飛凌驅動晶片技術有兩類：非隔離型和隔離型。非隔離型的驅動，使用的是level-shift電平轉移技術，顧名思義，它能把平地上的“小樹苗”移植到高山上去，但不具有絕緣能力。其中，SOI是一種特別的level-shift技術，它在絕緣的二氧化矽層上製作電晶體，杜絕了漏電流的產生，從而使驅動晶片具有很強的抗負壓能力。
隔離型的驅動，既能完成電平轉換，也具有原副邊電氣隔離的能力。市面上常見的隔離技術有光隔離，磁隔離，容性隔離。英飛凌隔離型驅動採用的是磁隔離技術，它使用兩個線圈分別作為原邊和副邊的信號接收器，二氧化矽作為中間的絕緣層，又叫做無磁芯變壓器技術。
說到這裡，不知道大家有沒有發現一個有趣的現象，整個電力系統就像是一個層層放大的套娃：MCU發出的mA級微弱信號，經IGBT驅動晶片放大到幾安培，驅動晶片後面可能還有一個booster電路將驅動電流放大到十幾安培，這個電流再經過IGBT，可以放大到幾百安甚至幾千安的，從而舉起礦石，升起電梯，驅動高鐵。IGBT驅動是整個系統中至關重要的一環。
剛剛接觸IGBT驅動晶片的小夥伴，面對琳琅滿目的IC型號難免眼花繚亂。其實選擇合適的IGBT驅動晶片非常簡單，英飛凌有在線的驅動IC選擇工具，只需要輸入系統的電壓、電流、絕緣等級等簡單信息，工具就會推送合適的產品了。
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alex peng
2022年6月9日