[發明專利]一種分段電阻型IGBT驅動電路及其控制方法

在審

• 申請號: 201610842102.7
• 申請日: 2016-09-22
• 公開（公告）號: CN106656130A
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發明（設計）人: 鄭玉平;李偉邦;侯凱;何安然;蔣應偉;范鎮淇;王后生;王志剛
• 申請（專利權）人: 國電南瑞科技股份有限公司;南京南瑞集團公司;國家電網公司
• 主分類號: H03K17/567
• 分類號: H03K17/567;H03K17/081
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司32224
• 代理人: 董建林

技術領域

本發明涉及一種分段電阻型IGBT驅動電路，還涉及一種分段電阻型IGBT驅動電路的控制方法，屬于電力電子技術領域。

背景技術

IGBT和其它電力電子器件一樣，應用的可靠性依賴于驅動電路,IGBT的高輸入阻抗使其驅動較為容易,但也容易引起源極電流過大或者dv/dt過大導致擎住效應而失效。因此性能優良的驅動電路是保證IGBT高效、可靠運行的必要條件。IGBT的門極驅動電阻Rg對驅動的效果有著直接的影響，IGBT的開通和關斷均依存于Rg的大小。Rg越大，其開通和關斷時間就越大，開關損耗也越大，但浪涌電壓變小，減少了dv/dt造成誤導通的可能。同時，Rg越小，IGBT柵極驅動端的振蕩就會更嚴重，使得驅動效率降低。

在IGBT應用中，尤其在高壓IGBT應用中，開關頻率低、損耗大極大的制約著它的應用。譬如在高壓變頻應用中，為了器件的安全，必須設計足夠的空載時間，同時器件的開關時間又很長，器件應用頻率很低。這主要是由IGBT開關過程中密勒平臺時間及拖尾電流時間過長造成的。傳統改善這一性能的做法是通過二極管旁路電阻來實現不同的開通和關斷電阻，雖然能夠在一定程度上獲得了開關時間及浪涌抑制上的折中，但是并沒有能提高器件的應用頻率及降低損耗。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術中的不足，提供一種分段電阻型IGBT驅動電路，解決現有技術中IGBT管開關損耗大、應用頻率低的技術問題。

為解決上述技術問題，本發明提供的分段電阻型IGBT驅動電路所采用的技術方案是：一種分段電阻型IGBT驅動電路，包括驅動推挽電路、分段電阻驅動電路和IGBT門極鉗位電路；

所述分段電阻驅動電路包括若干串聯連接的分段電阻，每個分段電阻的兩端均并聯有旁路MOS管；各旁路MOS管的門極以及所述驅動推挽電路的控制輸入端分別與驅動控制器連接；所述IGBT門極鉗位電路包括分別與IGBT門極連接的：IGBT門極穩壓鉗位電路及IGBT門極電源鉗位電路；所述IGBT的門極通過串聯連接的分段電阻與驅動推挽電路的To端口連接，還通過IGBT門極電源鉗位電路與驅動推挽電路的VSS端口連接。

所述IGBT門極電源鉗位電路包括一個肖特基二極管和兩個支撐電容，肖特基二極管的陽極與IGBT門極電連接，陰極通過并聯連接的兩支撐電容接地；肖特基二極管的陰極同時與驅動推挽電路的VSS端連接。

所述IGBT門極穩壓鉗位電路包括兩個穩壓二極管，其中一個穩壓二極管的陰極與IGBT的門極電連接，陽極與另一穩壓二極管的陽極連接，另一穩壓二極管的陰極接地。

所述驅動控制器選用FPGA控制器。

與現有技術相比，本發明提供的分段電阻型IGBT驅動電路所達到的有益效果是：

1、在IGBT門極接入分段電阻，分段電阻R1～Rn可以根據實際情況分段投入，可以提高器件應用頻率，減小開關損耗；

2、所有控制脈沖統一由驅動控制器發出，結構簡單，控制方便，編程容易；

3、采用高速MOS管作為分段電阻的旁通MOS管，同樣適用于傳統的IGBT驅動方式，具有通用性，易于實現。

本發明還提供一種分段電阻型IGBT驅動電路的控制方法，IGBT開通時，當IGBT進入導通過程，將大于2/3數量的分段電阻接入IGBT門極，降低IGBT門極震蕩；

當IGBT進入密勒平臺時間，將接入IGBT門極的分段電阻數減少至1/3數量以下，縮短密勒平臺時間，加快IGBT源極s與漏極d之間電壓下降，減少IGBT開通損耗；

IGBT關斷時，在IGBT門極g與漏極d之間電壓下降到密勒平臺結束的時間內，將1/3數量以下分段電阻接入IGBT門極，加快IGBT門極抽取電荷，減少IGBT門極開關時間；

在密勒平臺電壓逐漸降低到閾值電壓時，IGBT進入關斷過程，將1/2以上數量分段電阻接入IGBT門極，降低浪涌；

當浪涌結束進入拖尾電流時間后，將1/3數量以下分段電阻接入IGBT門極，減少拖尾電流時間。

與現有技術相比，本發明提供的分段電阻型IGBT驅動電路的控制方法所達到的有益效果是：能夠在確保抑制浪涌及門極震蕩的同時，達到減小IGBT器件開關損耗、提高器件應用頻率的目的。

附圖說明

圖1是本發明提供的分段電阻型IGBT驅動電路的電路圖。

圖2是圖1中驅動推挽電路的電路圖。

圖3是IGBT開通和關斷過程中的各極間的電壓及電流波形圖。

具體實施方式