[發(fā)明專利]一種IGBT驅(qū)動信號硬件互鎖和死區(qū)設(shè)置電路

在審

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• 申請日: 2017-07-03
• 公開（公告）號: CN107171543A
• 公開（公告）日: 2017-09-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李大偉;馬嶺;楊文杰;竺仁杰;徐鋒
• 申請（專利權(quán)）人: 華域汽車電動系統(tǒng)有限公司
• 主分類號: H02M1/38
• 分類號: H02M1/38
• 代理公司: 上海驍象知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司31315
• 代理人: 趙峰

技術(shù)領(lǐng)域:

本發(fā)明涉及電學(xué)領(lǐng)域，尤其涉及逆變器技術(shù)，特別是一種IGBT驅(qū)動信號硬件互鎖和死區(qū)設(shè)置電路。

背景技術(shù):

IGBT—絕緣柵型晶體管，借助其工作電壓高，工作電流大，開關(guān)頻率高，驅(qū)動電路簡單的優(yōu)點，目前已經(jīng)成為中大型功率變頻器領(lǐng)域應(yīng)用最為廣泛的電力電子開關(guān)元件。IGBT模組因其內(nèi)部封裝多個IGBT單體，體積小，功率密度高，易于裝配而逐漸成為變頻器功率元件的首選。

死區(qū)時間主要是針對IGBT開關(guān)管來說的，理想情況下，逆變器的單橋臂的IGBT總是互補(bǔ)地導(dǎo)通和關(guān)斷。由于IGBT等功率器件都存在一定的結(jié)電容，所以會造成器件導(dǎo)通關(guān)斷的延遲現(xiàn)象。一般在設(shè)計電路時已盡量降低該影響，比如盡量提高控制極驅(qū)動電壓電流，設(shè)置結(jié)電容釋放回路等。為了使IGBT工作可靠，避免由于關(guān)斷延遲效應(yīng)造成上、下橋臂直通，有必要設(shè)置死區(qū)時間，也就是上、下橋臂同時關(guān)斷時間。死區(qū)時間可有效地避免延遲效應(yīng)所造成的一個橋臂未完全關(guān)斷、而另一橋臂又處于導(dǎo)通狀態(tài)，避免直通損害模塊。因此，在實際應(yīng)用中，使同一橋臂的上下IGBT的導(dǎo)通和關(guān)斷錯開一定的時間，即死區(qū)時間，以保證同一橋臂的上下IGBT總是不能直通。

現(xiàn)有的IGBT的驅(qū)動系統(tǒng)缺乏有效的互鎖功能，同時也存在無法實現(xiàn)最小死區(qū)設(shè)置的情況。新能源汽車發(fā)展速度加快，汽車安全綜合功能越來越受到整車廠商的重視。IGBT的上下橋直通對于功能安全是致命的危害，當(dāng)IGBT上下橋直通整個IGBT模組會燒毀，控制器損壞甚至?xí)绊懻嚨陌踩员仨毤尤胨绤^(qū)時間。死區(qū)時間當(dāng)然越小越好，但是之所以設(shè)置死區(qū)時間是為了安全，因此又不可沒有。

最佳的設(shè)置是，在保證安全的前提下，越小越好。以不炸功率管、輸出不短路為目的。死區(qū)時間就是PWM輸出時，為了使H橋或半H橋的上、下管不會因為開關(guān)速度問題發(fā)生同時導(dǎo)通而設(shè)置的一個保護(hù)時段。由于IGBT(絕緣柵極型功率管)等功率器件都存在一定的結(jié)電容，所以會造成器件導(dǎo)通關(guān)斷的延遲現(xiàn)象。一般在設(shè)計電路時已盡量降低該影響，比如盡量提高控制極驅(qū)動電壓電流，設(shè)置結(jié)電容釋放回路等。為了使IGBT工作可靠，避免由于關(guān)斷延遲效應(yīng)造成上、下橋臂直通，有必要設(shè)置死區(qū)時間，死區(qū)時間可有效地避免延遲效應(yīng)所造成的上橋臂未完全關(guān)斷，而相對應(yīng)的下橋臂又處于導(dǎo)通的狀態(tài)，避免直通炸模塊。死區(qū)時間大，模塊工作更加可靠，但會帶來輸出波形的失真及降低輸出效率。死區(qū)時間小，輸出波形要好一些，只是會降低可靠性，一般為us級。一般來說死區(qū)時間是不可以改變的，只取決于功率元件制作工藝。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明的目的在于提供一種IGBT驅(qū)動信號硬件互鎖和死區(qū)設(shè)置電路，所述的這種IGBT驅(qū)動信號硬件互鎖和死區(qū)設(shè)置電路要解決現(xiàn)有技術(shù)中的IGBT驅(qū)動過程中的驅(qū)動信號失效導(dǎo)致的IGBT直通的技術(shù)問題。

本發(fā)明的這種IGBT驅(qū)動信號硬件互鎖和死區(qū)設(shè)置電路，包括第一上拉電阻器、第二上拉電阻器、第三電阻器、第四電阻器、第五電阻器、第六電阻器、第一電容器、第二電容器、第三電容器、第四電容器、第一二極管、第二二極管、第一與非門芯片、第二與非門芯片、第三非門芯片、第四與非門芯片、第五與非門芯片和第六非門芯片，其中，所述的上橋輸入信號通過第三電阻器連接第一與非門芯片的兩個輸入腳，所述的第三電阻器通過第三電容器連接地端，第一與非門芯片的兩個輸入腳連接第二與非門芯片的第一輸入腳，所述的第一與非門芯片的輸出端連接第一二極管的陰極，所述的第一二極管的陽極連接第五與非門芯片的第一輸入腳，并通過第一上拉電阻器連接電源端，通過第五電阻器和第一電容器連接地端，所述的下橋輸入信號通過第四電阻器連接第四與非門芯片的兩個輸入腳，所述的第四電阻器通過第四電容器連接地端，第四與非門芯片的兩個輸入腳連接第五與非門芯片的第二輸入腳，所述的第四與非門芯片的輸出端連接第二二極管的陰極，所述的第二二極管的陽極連接第二與非門芯片的第二輸入腳，并通過第二上拉電阻器連接電源端，通過第六電阻器和第二電容器連接地端，所述的第二與非門芯片的輸出端通過第三非門芯片輸出上橋驅(qū)動輸出信號，所述的第五與非門芯片的輸出端通過第六非門芯片輸出下橋驅(qū)動輸出信號。

進(jìn)一步的，所述第一與非門芯片、第二與非門芯片、第四與非門芯片、第五與非門芯均為施密特與非門芯片，所述的第三非門芯片和第六非門芯片均為施密特非門芯片。