[發明專利]用于驅動絕緣柵雙極晶體管反相器的柵極的電路

有效

• 申請號: 01137934.0
• 申請日: 2001-11-07
• 公開（公告）號: CN1355590A
• 公開（公告）日: 2002-06-26
• 發明（設計）人: 金敏極
• 申請（專利權）人: LG產電株式會社
• 主分類號: H02M1/08
• 分類號: H02M1/08;H03K17/56
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所
• 代理人: 邵亞麗,馬瑩

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本發明涉及一種用于驅動絕緣柵雙極晶體管(insulated?gate?bipolartransistor，下文中縮寫為IGBT)反相器的柵極(gate)的電路，更具體講，涉及一種IGBT反相器中的單電源柵極驅動電路，它能夠通過消除當柵極驅動距離過長時所產生的噪聲而在長距離情況下驅動柵極。

??????????????????????背景技術

圖1表示通用的IGBT器件的等效電路。在單電源驅動方法中，一個正電壓或者零電壓被施加到IGBT反相器上。但是，在雙電源驅動方法中，正電壓或零電壓、或負電壓被施加到IGBT器件上。

在單電源驅動方法中，當直流電壓被施加到柵極與發射極兩端時，集電極與發射極被彼此電氣連接。當零電壓被施加到柵極與發射極之間時，集電極與發射極被彼此電氣斷開。換言之，IGBT器件根據柵極施加的電壓執行開關操作。在這種情況下，‘Cce’、‘Ccg’、和‘Cge’表示存在于相應端子(集電極-發射極、集電極-柵極、和柵極-發射極)之間的等效電容。

一般來說，雙電源驅動方法用在用直流電源驅動IGBT反相器的柵極的情況中。然而，雙電源驅動方法不能簡化相對復雜的電路結構、不能減小反相器的尺寸和減少電壓的種類從而降低成本。因此，使用正電壓或零電壓的單電源驅動方法被商業化了。

圖2表示使用IGBT的通用開關器件。

參照圖2，一種使用IGBT的開關器件包括第一IGBT?1和第二IGBT?2，第一IGBT?1的集電極連接到直流電壓Vdc，而第二IGBT?2的集電極連接到第一IGBT?1的發射極并且其發射極連接到地GND。當具有彼此相反的極性的直流驅動信號3和4被分別施加到第一或第二IGBT?1和2的柵極上時，從第一和第二IGBT?1和2之間的連接點輸出一個輸出信號Vout。在這種情況下，如圖2所示的電路代表部分反相器電路。

利用上述構成的IGBT的開關器件通過施加到第一和第二IGBT?1和2的柵極的直流驅動信號，執行第一和第二IGBT?1和2的‘通(ON)’和‘斷(OFF)’，以便輸出具有直流電壓Vdc或者地GND電壓的輸出信號Vout。

下面詳細地解釋上述的操作控制。

首先，當通過驅動信號3和4使第一IGBT?1變為‘通’并使第二IGBT?2變為‘斷’時，輸出信號Vout變為直流電壓Vdc。

另一方面，當通過驅動信號3和4使第一IGBT?1變為‘斷’并使第二IGBT2變為‘通’時，輸出信號Vout變為零電壓的地電壓GND。由此，第一和第二IGBT?1和2實現‘通’和‘斷’控制，從而使得它們主要實現反相器的功能。

在這種情況下，直流驅動信號3和4應當防止第一和第二IGBT?1和2同時變為‘通’。如果兩個IGBT都變為‘通’，則直流電壓Vdc與地GND短路，從而允許流過大電流，這樣會損壞IGBT?1和2。因此，直流驅動信號3和4應當具有彼此絕對相反的極性。另外，施加到第一和第二IGBT?1和2的柵極與發射極之間的電壓應當高于一個閾值電壓，以便驅動該反相器。

圖3表示按照現有技術的一種IGBT反相器。

參照圖3，按照現有技術的IGBT反相器包括：第一IGBT?11，其集電極連接到直流電壓Vdc；第二IGBT?12，其集電極連接到第一IGBT?11的發射極，并且其發射極連接到地GND；第一驅動電路13，連接在第一IGBT?11的柵極與發射極之間，以便通過第一電阻R1將驅動電壓Vge提供到第一IGBT?11的柵極；第二驅動電路14，連接在第二IGBT?12的柵極與發射極之間，以便通過第二電阻R2將驅動電壓Vge提供到第二IGBT?12的柵極的。在這種情況下，從第一和第二IGBT?11和12之間的連接點輸出輸出信號Vout。

正如在圖2所解釋的那樣，上面所構成的現有技術的IGBT反相器分別通過利用第一和第二驅動電路13和14將直流驅動電壓施加到第一和第二IGBT的柵極與發射極之間，來控制第一和第二IGBT?11和12的‘通’和‘斷’。