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RÉSUMÉ
Cet article présente les circuits de commande des transistors à grille isolée MOSFET et IGBT. Il donne des éléments de dimensionnement et de protection contre les court-circuits. Puis il fournit des exemples de circuit de commande pour transistor low side sans isolation et pour transistor high side. Enfin les principes de commande des transistors IGBT de très fortes puissances sont présentés, avec des exemples concrets d'application.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Stéphane LEFEBVRE : Agrégé de Génie électrique - Docteur de l’École normale supérieure de Cachan - Maître de conférences au Conservatoire national des arts et métiers
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Bernard MULTON : Agrégé de Génie électrique - Docteur de l’université de Paris 6 - Professeur des Universités à l’École normale supérieure de Cachan – Antenne de Bretagne
INTRODUCTION
Les contextes et les principes de la commande des composants MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect) et IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) ont fait l’objet des articles et .
Dans cet article sont développés les circuits de commande des transistors à grille isolée MOSFET et IGBT. Des exemples de circuit de commande pour transistor low side sans isolation et pour transistor high side sont donnés.
Les circuits de commande pour composants bipolaires de puissance sont étudiés en .
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5. IGBT de forte puissance
5.1 Principes de commande
Les circuits de commande de transistors de très forte puissance ( V BR > 1 700 V) nécessitent quasi systématiquement une alimentation isolée, même pour les transistors low side, notamment pour des questions de sécurité.
L’isolation de l’alimentation des circuits de commande rapprochée est assurée par des transformateurs (alimentation à découpage) et celle de la logique de commande (impulsions logiques de commande et les retours de diagnostic) par des transformateurs d’impulsion ou par fibre optique (figure 26).
HAUT DE PAGE5.2 Circuits hybrides de commande
Quelques fabricants proposent des circuits hybrides de commande intégrant plusieurs fonctions généralement très évoluées à partir seulement d’une alimentation (15 V généralement) et des niveaux logiques de commande.
On peut noter la série des circuits SKHI de Semikron et les circuits développés par la société CT Concept (plus particulièrement dédiés aux IGBT de très forte puissance). Ces circuits permettent la commande d’interrupteurs seuls, de bras d’onduleur, voir d’onduleurs triphasés. Dans tous les cas, l’alimentation des circuits de commande rapprochée des interrupteurs est obtenue par une alimentation à découpage (isolation par transformateur) à partir de l’alimentation du module de commande. La transmission des niveaux logiques de commande s’effectue par un transformateur d’impulsion (ou par fibre optique pour certains modules de commande CT Concept), l’utilisation de transformateur pouvant garantir des taux de réjection de mode commun supérieurs à ce que l’on peut escompter avec des circuits opto-coupleurs (jusqu’à 50 kV/µs pour le circuit SKHI60 Semikron et supérieurs à 100 kV/µs pour les circuits de commande CT Concept).
Tous ces circuits intègrent des fonctions de protection (par détection de la désaturation à l’aide d’une diode de désaturation intégrée dans les circuits de commande), avec ouverture d’un courant de court-circuit qui s’effectue sous une résistance de grille élevée pour limiter le risque d’avalanche.
Le circuit SCALE HVI, donné à titre indicatif sur la figure ...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - International Rectifier - Gate drive characteristics and requirements for HEXFETs - . Note d’application, AN-937.
-
(2) - International Rectifier - Use gate charge to design the gate drive circuit for power mosfets and IGBT - . Note d’application AN-944.
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(3) - RÜEDI (H.) - Intelligent interfaces between power and control : gate drivers for IGBT - . Application note, Infineon.
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(4) - RÜEDI (H.), KÖHLI (P.) - New drivers with active clamping for high power IGBT - PEE 2000.
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(5) - RICHARDEAU (F.), BAUDESSON (P.), MEYNARD (T.), TURPIN (C.) - Fail-Safe capability of a high voltage inverter source - . The european physical journal applied physics, 15, pp. 189-198, 2001.
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(6) - * - IXYS, Isosmart, half bridge driver chipset, Datasheet IXYS.
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