IGBTゲートドライバ – metoree本番管理

IGBTゲートドライバとは

IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) ゲートドライバとは、IGBTと呼ばれる半導体デバイスを効果的に動作させるために用いる電気的な回路です。

使用する主な目的は、ゲートとなる端子に正確な信号を提供し、切替動作を制御することです。これにより、電力変換や電力制御などを効率的に実施することが可能になります。

IGBTゲートドライバは過電流や過電圧を検知し、IGBTを保護する機能を持っています。過負荷を検知することでシステムの安全性と信頼性が向上させることが可能です。

高速スイッチングによって生じる電磁干渉を制御する回路が組み込まれることも多く、周辺機器への影響を最小限に抑えられます。

IGBTゲートドライバは、高電圧・高電流用途で幅広く応用されています。以下は主な使用用途の一例です。

インバータは、直流電力を交流電力に変換するデバイスです。太陽光発電システムや風力発電システムなどの再生可能エネルギー発電装置で使用されることも多いです。発電された直流電力を家庭や産業用電力に変換します。

IGBTゲートドライバは、インバータ内のIGBTをコントロールするために内蔵されます。IGBTは高電圧・高電流を切替する能力があり、効率的な電力変換を可能にします。本装置でIGBTのゲート信号を増幅して適切な間隔で切替制御を実施し、効率の良い電力変換を実現します。

産業用モータや鉄道車両など、さまざまなモーターを制御する目的で利用されます。モータの回転速度やトルクを制御するために、モータに供給される電力の適切な掌握が重要です。

そこで、本装置によってモータに駆動信号を供給し、モータの効率的な運転を可能にします。高性能のモータ制御システムでは、高速かつ正確な切替動作が必要です。したがって、本装置の役割が重要となります。

高パワーレーザーや高速スイッチングレーザーの駆動に、本装置が使用されることも多いです。これにより、レーザーの正確なパルス制御が可能です。

IGBTゲートドライバの原理は、IGBTを正確に制御して切替動作を行うことです。 IGBTは比較的高いゲート駆動電流を必要であり、一般的な制御信号では十分な電流供給が難しいため、本装置でゲート信号を増幅します。これにより、IGBTに必要な適切なゲート駆動電流を供給することができます。

また、切替動作には正確な間隔制御が必要です。IGBTゲートドライバは制御信号に応じて適切な駆動パルスを生成し、IGBTのオンとオフを掌握します。これにより、IGBTのスイッチング速度と間隔を最適化し、効率的な電力制御を実現します。

IGBTは、スイッチング時に微小なデッドタイムが必要です。デッドタイムが不適切な場合、IGBTが同時にオンになることで、ショート回路が発生する可能性があります。本装置はデッドタイムを制御して、IGBTの正確な切替動作を確保します。

IGBTゲートドライバはさまざまな要件に合わせて異なる種類が存在します。以下は一般的に使用される本装置の種類一例です。

1つのIGBTを制御するために設計された装置です。主に、単一のIGBTデバイスが使用される用途に適しています。例としては、直流モータの制御や小規模な電力変換装置が挙げられます。

複数のIGBTを同時に制御することができる装置です。複数のIGBTを同時に切替動作することが必要な用途に適しています。3相インバータ制御や高性能モータ制御などがその一例です。

入力と出力の間に高い絶縁性を有する装置です。高電圧用途では絶縁型が電気的な絶縁を提供し、システムの安全性を高めます。

参考文献
https://www.idc-com.co.jp/pdf/jp/product/IGBT_ApplicationManual.pdf
https://www.ti.com/jp/lit/an/jaja489/jaja489.pdf?ts=1610370509863&ref_url=https%253A%252F%252Fwww.google.com%252F