[發(fā)明專利]IGBT高效驅(qū)動(dòng)電路

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510601441.1
• 申請(qǐng)日: 2015-09-18
• 公開（公告）號(hào): CN105119590A
• 公開（公告）日: 2015-12-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 程煒濤;胡少偉;董志意;王海軍;葉甜春
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇中科君芯科技有限公司
• 主分類號(hào): H03K17/567
• 分類號(hào): H03K17/567;H03K17/687
• 代理公司: 無(wú)錫市大為專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32104
• 代理人: 曹祖良;張濤

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種驅(qū)動(dòng)電路，尤其是一種IGBT高效驅(qū)動(dòng)電路，屬于IGBT驅(qū)動(dòng)的技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

對(duì)于IGBT的驅(qū)動(dòng)，外置的驅(qū)動(dòng)電阻會(huì)影響IGBT損耗及開關(guān)時(shí)間、反向偏置安全工作區(qū)（RBSOA）、短路電流安全工作區(qū)（SCSOA）、電磁干擾（EMI）、dv/dt、di/dt等參數(shù)。

目前，IGBT驅(qū)動(dòng)電路電阻的選取有圖1和圖2兩種方式，其中，圖1中IGBT的開通和關(guān)斷用同一種電阻，帶來(lái)的不足是針對(duì)一些高頻應(yīng)用（如頻率>=20KHz）關(guān)斷時(shí)電阻較大會(huì)帶來(lái)關(guān)斷損耗過大，器件發(fā)熱量大的問題。針對(duì)以上問題，提出圖2所示的改進(jìn)方案，開通和關(guān)斷時(shí)分別采用不同的電阻，這樣既能保證開通時(shí)的變化率不至過大同時(shí)也能保證關(guān)斷時(shí)的低關(guān)斷損耗。

但圖1和圖2針對(duì)輸出功率變化較大的場(chǎng)合（如電動(dòng)汽車的電機(jī)驅(qū)動(dòng)、光伏發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電），一般驅(qū)動(dòng)電阻都是按照最大功率要求來(lái)進(jìn)行設(shè)置（為限制器件變化率，一般電阻較大），但實(shí)際工作中出現(xiàn)最大功率的時(shí)間只占其實(shí)際工況中很小的部分，使得低功率輸出場(chǎng)合IGBT因驅(qū)動(dòng)電阻過大，未工作在其最佳工作狀態(tài)導(dǎo)致器件溫升升高和整個(gè)系統(tǒng)工作效率的下降。此外，在半導(dǎo)體失效分析理論中，當(dāng)功率器件（IGBT）的溫度上升10℃時(shí)，器件的壽命將減少一半。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種IGBT高效驅(qū)動(dòng)電路，其電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，能有效延長(zhǎng)IGBT的使用壽命，提高IGBT電路的工作效率，安全可靠。

按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案，所述IGBT高效驅(qū)動(dòng)電路，包括IGBT器件；還包括連接在所述IGBT器件門極端的電阻群，所述電阻群內(nèi)包括若干驅(qū)動(dòng)電阻，電阻群內(nèi)相鄰驅(qū)動(dòng)電阻相應(yīng)的一端均通過可控開關(guān)連接，電阻群內(nèi)驅(qū)動(dòng)電阻的另一端均與IGBT器件的門極端連接，可控開關(guān)的控制端均與用于控制所述可控開關(guān)導(dǎo)通狀態(tài)的開關(guān)驅(qū)動(dòng)電路連接，所述開關(guān)驅(qū)動(dòng)電路與電流處理控制電路連接，電流處理控制電路與用于檢測(cè)流過IGBT器件導(dǎo)通電流的電流采樣電路連接；

電流采樣電路將采集IGBT器件的導(dǎo)通電流傳輸至電流處理控制電路內(nèi)，電流處理控制電路根據(jù)所述接收的導(dǎo)通電流確定IGBT器件的輸出功率，并根據(jù)確定的輸出功率向開關(guān)驅(qū)動(dòng)電路輸出對(duì)應(yīng)的開關(guān)使能信號(hào)；開關(guān)驅(qū)動(dòng)電路接收所述開關(guān)使能信號(hào)，并根據(jù)所述開關(guān)使能信號(hào)向?qū)?yīng)的可控開關(guān)輸出開通驅(qū)動(dòng)信號(hào)，以通過開通驅(qū)動(dòng)信號(hào)打開對(duì)應(yīng)的可控開關(guān)，使得電阻群接入IGBT器件門極端的電阻值與所述IGBT器件的輸出功率相匹配。

所述電流采樣電路包括電流傳感器或電流互感器，電流采樣電路設(shè)置與IGBT器件連接的母線或輸出線上。

所述電阻群還與驅(qū)動(dòng)電壓VDD連接，所述可控開關(guān)包括MOS管，所述MOS管的源極端、漏極端分別與相鄰驅(qū)動(dòng)電阻連接，MOS管的柵極端與開關(guān)驅(qū)動(dòng)電路的輸出端連接。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)：通過電流采樣電路對(duì)IGBT器件的導(dǎo)通電流進(jìn)行實(shí)時(shí)采樣，電流處理控制電路根據(jù)導(dǎo)通電流確定IGBT器件的輸出功率，并根據(jù)輸出功率向開關(guān)驅(qū)動(dòng)電路傳輸開關(guān)使能信號(hào)，開關(guān)驅(qū)動(dòng)電路根據(jù)開關(guān)使能信號(hào)確定接入IGBT器件的驅(qū)動(dòng)電阻值以及相應(yīng)需導(dǎo)通的可控開關(guān)，從而能使得電阻群內(nèi)的驅(qū)動(dòng)電阻值與IGBT器件的輸出功率相匹配，能保證IGBT器件工作在最佳狀態(tài)，能降低IGBT器件的工作溫度，提升IGBT器件所在電路的工作效率，延長(zhǎng)IGBT器件的使用壽命，也能降低IGBT器件的關(guān)斷損耗。

附圖說(shuō)明

圖1為現(xiàn)有IGBT器件的門極端連接驅(qū)動(dòng)電阻的示意圖。

圖2為現(xiàn)有IGBT器件的門極端同時(shí)連接開通電阻以及關(guān)斷電阻的示意圖。

圖3為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。

如圖3所示：為了能有效延長(zhǎng)IGBT的使用壽命，提高IGBT電路的工作效率，本發(fā)明包括IGBT器件；還包括連接在所述IGBT器件門極端的電阻群，所述電阻群內(nèi)包括若干驅(qū)動(dòng)電阻，電阻群內(nèi)相鄰驅(qū)動(dòng)電阻相應(yīng)的一端均通過可控開關(guān)連接，電阻群內(nèi)驅(qū)動(dòng)電阻的另一端均與IGBT器件的門極端連接，可控開關(guān)的控制端均與用于控制所述可控開關(guān)導(dǎo)通狀態(tài)的開關(guān)驅(qū)動(dòng)電路連接，所述開關(guān)驅(qū)動(dòng)電路與電流處理控制電路連接，電流處理控制電路與用于檢測(cè)流過IGBT器件導(dǎo)通電流的電流采樣電路連接；