[發(fā)明專利]一種IGBT模塊及其控制方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310648929.0
• 申請日: 2013-12-04
• 公開（公告）號: CN103607102A
• 公開（公告）日: 2014-02-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李先亮
• 申請（專利權(quán)）人: 西安永電電氣有限責(zé)任公司
• 主分類號: H02M1/00
• 分類號: H02M1/00;H02M1/088;H02M1/32;H02H7/12
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 唐靈;常亮

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電子電路的設(shè)計(jì)領(lǐng)域，尤其是一種具有電流檢測功能的IGBT模塊及其控制方法。

背景技術(shù)

IGBT(絕緣柵雙極型晶體管)是由MOSFET和雙極型晶體管復(fù)合而成的一種器件,其輸入極為MOSFET,輸出極為PNP晶體管,它融和了這兩種器件的優(yōu)點(diǎn),既具有MOSFET器件驅(qū)動功率小和開關(guān)速度快的優(yōu)點(diǎn),又具有雙極型器件飽和壓降低而容量大的優(yōu)點(diǎn),其頻率特性介于MOSFET與功率晶體管之間,可正常工作于幾十kHz頻率范圍內(nèi),在現(xiàn)代電力電子技術(shù)中得到了越來越廣泛的應(yīng)用,在較高頻率的大、中功率應(yīng)用中占據(jù)了主導(dǎo)地位。

現(xiàn)有通常意義上的IGBT模塊均為具有單一功能的IGBT模塊，請參見圖1，圖1是一種現(xiàn)有的IGBT模塊的電路示意圖。如圖所示，該IGBT模塊包括多個(gè)IGBT芯片，這些IGBT芯片并聯(lián)連接，所有IGBT芯片的發(fā)射極e互連，集電極c互連、柵極g互連，再分別通過統(tǒng)一的電極端子引出，構(gòu)成典型的IGBT模塊。這種IGBT模塊功能單一，并且缺少對輸出電流的精確檢測，制約了其應(yīng)用領(lǐng)域。

比如在現(xiàn)代變頻逆變領(lǐng)域中，需要模塊內(nèi)部具有各種監(jiān)控檢測功能，需要精確監(jiān)控流過的電流，時(shí)時(shí)監(jiān)控模塊的電流通流能力，一旦模塊電流輸出出現(xiàn)故障，及時(shí)反饋給外部控制電路，切斷模塊輸入電流，起到保護(hù)模塊的作用，普通的IGBT模塊在這種領(lǐng)域顯然不合適，沒有電流檢測功能。

因此有必要設(shè)計(jì)一種新的IGBT模塊，使得IGBT模塊中增加電流的檢測功能，以克服現(xiàn)有的IGBT模塊功能單一，應(yīng)用范圍狹窄的問題。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提出一種新的IGBT模塊及其控制方法，主要應(yīng)用于需要全程精確監(jiān)控電流分布密度的變頻系統(tǒng)中，由于模塊內(nèi)部采用了電流檢測功能設(shè)計(jì)，所以本發(fā)明完美的解決了模塊在使用過程中的全程電流監(jiān)控問題。

根據(jù)本發(fā)明的目的提出的一種IGBT模塊，包括復(fù)數(shù)個(gè)IGBT芯片，每兩個(gè)IGBT芯片以半橋式連接組成一個(gè)半橋單元，各個(gè)半橋單元之間采取并聯(lián)連接，所述每個(gè)半橋單元的橋臂上設(shè)有一個(gè)電流檢測單元。

優(yōu)選的，所有半橋單元中，位于上半橋的IGBT芯片的集電極、基極分別共連，形成該IGBT模塊的共集電極和第一共基極，位于下半橋的IGBT芯片的發(fā)射極、基極分別共連，形成該IGBT模塊的共發(fā)射極和第二共基極，上半橋IGBT芯片的發(fā)射極和下半橋IGBT芯片的集電極組形成所述半橋單元的橋臂，該各個(gè)橋臂上的電流檢測單元共連，形成該IGBT模塊的輸出端。

優(yōu)選的，該IGBT模塊還包括DBC板，多個(gè)電極，分流器，頂蓋，外殼，底板，其中所述IGBT芯片設(shè)置在該DBC板上，所述共發(fā)射極、共集電極、第一共基極、第二共基極和輸出端分別連接在對應(yīng)的電極上。

優(yōu)選的，所述電流檢測單元的兩端為電流監(jiān)測點(diǎn)，該電流監(jiān)測點(diǎn)上設(shè)有電流檢測電路，用以獲知流經(jīng)該電流檢測單元的電流。

優(yōu)選的，所述IGBT模塊連接在一外部的保護(hù)電路上，所述電流檢測電路同時(shí)連接在該保護(hù)電路上，當(dāng)所述電流檢測電路檢測到電流檢測單元上的電流超出所在半橋模塊的預(yù)設(shè)輸出電流時(shí)，所述保護(hù)電路向該IGBT模塊實(shí)施一保護(hù)措施。

優(yōu)選的，所述IGBT模塊連接在一外部驅(qū)動電路上，所述保護(hù)電路同時(shí)連接在該驅(qū)動電路上，所述保護(hù)電路向該IGBT模塊實(shí)施的保護(hù)措施為控制所述驅(qū)動電路關(guān)斷該IGBT模塊或降低對該IGBT模塊的輸入電流或輸入電壓。

同時(shí)，本發(fā)明還提出了一種上述的IBGT模塊的控制方法，包括如下步驟：

1）電流檢測電路檢測所述電流檢測單元的電流值，并向一預(yù)設(shè)值進(jìn)行比較；

2）若檢測到的電流值小于所述預(yù)設(shè)值時(shí)，返回至步驟1）；若檢測到的電流值大于所述預(yù)設(shè)值時(shí)，向所述保護(hù)電路發(fā)出報(bào)警信號；

3）所述保護(hù)電路根據(jù)該報(bào)警信號向所述驅(qū)動電路發(fā)出一控制信號，所述驅(qū)動電路根據(jù)該控制信號，對IGBT模塊的驅(qū)動信號進(jìn)行調(diào)整或關(guān)斷。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過對每個(gè)IGBT芯片設(shè)置電流檢測單元，對IGBT模塊中各個(gè)IGBT芯片輸出電流的監(jiān)控，起到精確控制IGBT輸出電流的效果，從而避免了IBGT模塊因電流輸出異常導(dǎo)致的IGBT芯片損壞問題。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。