基于IGBT的电磁振荡设计

　　IGBT是绝缘栅极双极型晶体管。它是一种新型的功率开关器件，电压控制器件，具有输入阻抗高、速度快、热稳定性强、耐压高方面的优点，因此在现实电力电子装置中得到了广泛的应用。在我们的设计中使用的是西门子公司生产的BSM50GB120，它的正常工作电流是50A，电压为1200V，根据具体的情况需要，还可以选取其它型号的IGBT。对于IGBT的驱动电路模块，市场上也有卖的，其中典型的是EXB840、2SD315A、IR2130等等。但是在家用电器中，考虑到驱动保护特性，以及成本方面的因数，设计出了一种简单实用的驱动保护电路。

　　通过电磁振荡产生的强大磁场，然后作用在锅具（磁性的）上形成涡流，实现加热功能的。使用这种方案的器具，凭借其卫生、使用方便可靠，尤其是节能方面优点更显著，热效率一般能够达到90%多，所以在人们的日常生活中得到了广泛的应用。目前，这种电磁振荡方案以其结构简单清晰、可靠性高、成本低的特点，在实际中已经得到了广泛的应用。而且这种IGBT驱动保护电路和电磁振荡方案可以在家用电器中的电磁炉、电磁电饭锅、电磁热水壶、电磁热水器等。

　　IGBT的驱动保护电路

　　IGBT的驱动电路

　　根据不同的功能要求，可以选取不同的驱动电路，在有些重要的大电流或者是昂贵的电子设备中，我们可以选取专门的IGBT驱动及保护芯片，可靠性很高，但是在一些低成本，如家用电器中，这些驱动模块就不太实用了。

　　如图1所示，其中包括了IGBT的具体驱动电路， 满足了IGBT的驱动要求，采用的是单电源15V供电的方式，IGBT的栅极电压可以为15V和0V，可以保证IGBT的正常导通与关断，电路简单，实用于低成本的家用电器控制器中。

　　其中A点为IGBT的控制输入信号。当输入高电平的时候，Q4导通，则B点为高电平，从而驱动Q1导通，Q2截止，使得D点电压为+15V，然后通过电阻 R2驱动IGBT，此时D4相当于开路，R2为断开的。D1、D2为15V的稳压二极管，他们可以控制IGBT的G点在15V， 控制IGBT导通。当A 点输入的是低电平，Q4截止，B点为低电平，从而驱动Q2导通，Q1截止，D点电平为低的，这时R1与R2认为是并联的，使得IGBT为截止状态。

　　IGBT的保护电路

　　首先是过流保护措施，IGBT的短路电流的大小与栅极电压有关，在实际应用中，可以通过减少栅极电压来降低短路电流或延长承受短路电流的时间。在电磁振荡过程中，其振荡频率为30KHz～40KHz，在一个周期中，IGBT开通的时间大概是15~25μs。当发生过流情况时，IGBT的C、E两端的电压会升高，使得D7相当于断开了，这个时候IGBT为导通的，B点电压为15V，二极管D6导通，然后通过R6，R7为电容器C1充电，如果过流时间超过2μs 后，C点的电压使得稳压二极管D5导通，导致Q3处于导通状态，在电路中选用的稳压二极管D3为10V的，这样由于D3的钳位作用，这样有效地降低了 IGBT的栅极电压VGE，根据IGBT的驱动特性，可以延长IGBT的短路电流的承受时间。在电磁振荡电路中，IGBT开启的时间很短，采取这样降低栅极电压的方法可以有效地保护器件。

　　通过对接的两个稳压二极管可以有效低钳位D点的电压不能超过15V，在D点与地线之间接上一个几十 KΩ的电阻，这样可以作为栅极驱动电压的过压保护。在IGBT关断的时候，二极管D4导通，则此时栅极电阻RG则相当于是R1与R2两个电阻并联的电阻，这样使得栅极电阻RG更小，这样可以有效地起到集电极电流变化过大保护作用。此外在绘制PCB时，在加粗地线的同时得注意驱动电路与IGBT栅极、发射极之间的距离，尽量减小栅极与发射极的等效电感。

　　图 1 IGBT驱动保护电路

　　IGBT是绝缘栅极双极型晶体管。它是一种新型的功率开关器件，电压控制器件，具有输入阻抗高、速度快、热稳定性强、耐压高方面的优点，因此在现实电力电子装置中得到了广泛的应用。在我们的设计中使用的是西门子公司生产的BSM50GB120，它的正常工作电流是50A，电压为1200V，根据具体的情况需要，还可以选取其它型号的IGBT。对于IGBT的驱动电路模块，市场上也有卖的，其中典型的是EXB840、2SD315A、IR2130等等。但是在家用电器中，考虑到驱动保护特性，以及成本方面的因数，设计出了一种简单实用的驱动保护电路。

　　通过电磁振荡产生的强大磁场，然后作用在锅具（磁性的）上形成涡流，实现加热功能的。使用这种方案的器具，凭借其卫生、使用方便可靠，尤其是节能方面优点更显著，热效率一般能够达到90%多，所以在人们的日常生活中得到了广泛的应用。目前，这种电磁振荡方案以其结构简单清晰、可靠性高、成本低的特点，在实际中已经得到了广泛的应用。而且这种IGBT驱动保护电路和电磁振荡方案可以在家用电器中的电磁炉、电磁电饭锅、电磁热水壶、电磁热水器等。