[實(shí)用新型]智能數(shù)字化大功率IGBT驅(qū)動(dòng)裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201520144779.4
• 申請(qǐng)日: 2015-03-13
• 公開（公告）號(hào): CN204633582U
• 公開（公告）日: 2015-09-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王婷;孫得金;李偉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢征原電氣有限公司
• 主分類號(hào): H02M1/088
• 分類號(hào): H02M1/088;H02M1/34
• 代理公司: 北京中北知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11253
• 代理人: 段秋玲

【技術(shù)領(lǐng)域】

本實(shí)用新型涉及兆瓦級(jí)變流器驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域，特別涉及一種智能數(shù)字化大功率IGBT驅(qū)動(dòng)裝置。

【背景技術(shù)】

IGBT(Insulated?Gate?Bipolar?Transistor，絕緣柵雙極晶體管)是由BJT(雙極型三極管)和MOS(絕緣柵型場效應(yīng)管)組成的復(fù)合全控型電壓驅(qū)動(dòng)式功率半導(dǎo)體器件，其兼有MOSFET的高輸入阻抗和GTR的低導(dǎo)通壓降兩方面的優(yōu)點(diǎn)，因而非常適合應(yīng)用于直流電壓為600V及以上的變流系統(tǒng)如交流電機(jī)、變頻器、開關(guān)電源、照明電路、牽引傳動(dòng)等領(lǐng)域。而IGBT驅(qū)動(dòng)電路是驅(qū)動(dòng)IGBT模塊以能讓其正常工作，并同時(shí)對(duì)其進(jìn)行保護(hù)的電路，它起到至關(guān)重要的作用。

現(xiàn)有成熟的IGBT驅(qū)動(dòng)電路大致可分為3類：

第一類：單一功能型，該類型的IGBT驅(qū)動(dòng)電路由光耦和功率緩沖器組成，如HCPL-3150。然而，該類型的驅(qū)動(dòng)電路在實(shí)際應(yīng)用時(shí)需另加入隔離驅(qū)動(dòng)電源、邏輯處理電路等，因而結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。另外，該類型的驅(qū)動(dòng)電路的驅(qū)動(dòng)能力有限，例如，當(dāng)需要驅(qū)動(dòng)600A以上的IGBT時(shí)，需要外接更大的功率緩沖電路實(shí)現(xiàn)。

第二類：多功能型，雖然該類型的IGBT驅(qū)動(dòng)電路除了提供直接驅(qū)動(dòng)IGBT功能外，還可以提供必要的短路保護(hù)功能，如三菱公司的M57962等。然而，與單一功能型的IGBT驅(qū)動(dòng)電路一樣，也存在驅(qū)動(dòng)能力有限的問題。

第三類：全功能型，該類型的IGBT驅(qū)動(dòng)電路，如CONCEPT公司的SCALE2

系列驅(qū)動(dòng)模塊，雖然自帶電源欠壓保護(hù)功能和復(fù)位功能，但是其不能抑制反向恢復(fù)電流并削弱IGBT的米勒效應(yīng)。

因此，有必要提供一種智能數(shù)字化大功率IGBT驅(qū)動(dòng)裝置來克服上述問題。

【實(shí)用新型內(nèi)容】

本實(shí)用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足提供一種智能數(shù)字化大功率IGBT驅(qū)動(dòng)裝置，其能抑制反向恢復(fù)電流并削弱米勒效應(yīng)，且驅(qū)動(dòng)性能穩(wěn)定、可靠。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供的智能數(shù)字化大功率IGBT驅(qū)動(dòng)裝置包括隔離電源模塊、輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊、CPLD數(shù)字控制模塊、有源嵌位反饋模塊、兩級(jí)退飽和檢測模塊、di/dt檢測模塊和多級(jí)門極電阻驅(qū)動(dòng)模塊，CPLD數(shù)字控制模塊的電源端與隔離電源模塊連接，CPLD數(shù)字控制模塊的第一輸入端、第二輸入端、第三輸入端和第四輸入端分別與輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊、有源嵌位反饋模塊、兩級(jí)退飽和檢測模塊以及di/dt檢測模塊的輸出端連接，有源嵌位反饋模塊的輸入端和兩級(jí)退飽和檢測模塊的輸入端均與IGBT模塊的集電極連接，di/dt檢測模塊的輸入端與IGBT模塊的發(fā)射極連接，所述多級(jí)門極電阻驅(qū)動(dòng)模塊包括變門極電阻單元以及并聯(lián)連接的第一門極開通電阻、第一門極關(guān)斷電阻、第二門極開通電阻和第二門極關(guān)斷電阻，變門極電阻單元的輸入端與CPLD數(shù)字控制模塊的第一輸出端連接，第一門極開通電阻、第一門極關(guān)斷電阻、第二門極開通電阻和第二門極關(guān)斷電阻的輸入端分別通過四個(gè)開關(guān)與變門極電阻單元的輸出端連接，第一門極開通電阻、第一門極關(guān)斷電阻、第二門極開通電阻和第二門極關(guān)斷電阻的輸出端均與IGBT模塊的門極連接。

優(yōu)選地，變門極電阻單元包括兩個(gè)漏極相連接的第一NMOS管和第二

NMOS管以及兩個(gè)源極相連的第一PMOS管和第二PMOS管，第一NMOS管的源極與第一PMOS管的漏極連接，第二NMOS管的源極與第二PMOS管的漏極連接。

優(yōu)選地，所述開關(guān)為功率MOSFET，其最大驅(qū)動(dòng)電流可達(dá)30A，開關(guān)信號(hào)由CPLD送出，目前可正常驅(qū)動(dòng)至少4500V等級(jí)的IGBT。

優(yōu)選地，隔離電源模塊包括DC/DC變換器和欠壓保護(hù)模塊，欠壓保護(hù)模塊與DC/DC變換器的輸出端連接,欠壓保護(hù)模塊的輸出端與CPLD數(shù)字控制模塊的電源端連接。

優(yōu)選地，CPLD數(shù)字控制模塊的第二輸出端連接有報(bào)警器。

優(yōu)選地，CPLD數(shù)字控制模塊的第三輸出端連接有LED指示模塊。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下有益效果：

第一、由于本實(shí)用新型的IGBT驅(qū)動(dòng)模塊采用了多級(jí)門極電阻驅(qū)動(dòng)模塊，即采用了多級(jí)門極開通/關(guān)斷電阻，在PWM到來的時(shí)刻，先用小電阻開通，減小延遲時(shí)間，在電流IC上升之前改成較大的電阻，以限制di/dt從而限制電流尖峰的大小，在門極電壓到達(dá)米勒平臺(tái)后，再次切換為小電阻增大門極電流，進(jìn)而減小了米勒效應(yīng)時(shí)間；關(guān)斷時(shí)亦同理。