[實用新型]一種新型IGBT負壓關斷電路

有效

• 申請號: 201922429159.6
• 申請日: 2019-12-29
• 公開（公告）號: CN210986068U
• 公開（公告）日: 2020-07-10
• 發明（設計）人: 竇志源;盧艷;張捷;蘇璐梅
• 申請（專利權）人: 西安緯通電子科技有限公司
• 主分類號: H03K17/567
• 分類號: H03K17/567;H03K17/16
• 代理公司: 北京聯瑞聯豐知識產權代理事務所(普通合伙) 11411
• 代理人: 趙娜

本實用新型公開了一種新型IGBT負壓關斷電路，屬于IGBT領域，包括電源電路、IGBT驅動芯片、上橋驅動電路、下橋驅動電路和IGBT晶體管，IGBT驅動芯片的輸出引腳分別連接上橋驅動電路和下橋驅動電路，電源電路輸出15V電壓給上橋驅動電路，輸出?8V電壓給下橋驅動電路，上橋驅動電路和下橋驅動電路分別與IGBT晶體管的門極連接，IGBT晶體管的集電極連接高壓電源，發射極接地，電源電路的開關頻率與IGBT晶體管的開關頻率為四倍差。本實用新型當輸出電流瞬變引起輸出電壓波動時，電源模塊能迅速檢測到這種變化，并迅速作出反應，穩定輸出電壓。

技術領域

本實用新型涉及IGBT技術領域，特別是指一種新型IGBT負壓關斷電路。

背景技術

絕緣門極雙極型晶體管(Isolated Gate Bipolar Transistor簡稱IGBT)是復合了功率場效應管和電力晶體管的優點而產生的一種新型復合器件，具有輸入阻抗高、工作速度快、熱穩定性好驅動電路簡單、通態電壓低、耐壓高和承受電流大等優點，因此現今應用相當廣泛。IGBT是強電流、高壓應用和快速終端設備用垂直功率場效應管的自然進化。由于實現一個較高的擊穿電壓BVDSS需要一個源漏通道，而這個通道卻具有很高的電阻率，因而造成功率場效應管具有RDS(on)數值高的特征，IGBT消除了現有功率場效應管的這些主要缺點。雖然最新一代功率場效應管器件大幅度改進了RDS(on)特性，但是在高電平時，功率導通損耗仍然要比IGBT技術高出很多。較低的壓降，轉換成一個低VCE(sat)的能力，以及IGBT的結構，同一個標準雙極器件相比，可支持更高電流密度，并簡化IGBT驅動器的原理圖。

IGBT內部集成了MOSFET和晶體管。特點是響應速度快、工作電流大、耐壓高。在開關電源、變頻器、逆變電源等領域里很受青昧。由于IGBT自身的特點，工作時會發生擎住效應使得柵極失控，或者因電流電壓過大或不穩定，造成IGBT損耗而不能正常工作。所以提出對IGBT的驅動和保護提出很高的要求。

IGBT具有一個2.5V-5.0V的閾值電壓，有一個容性輸入阻抗，因此IGBT對柵極電荷積累很敏感。在關斷IGBT時，由于IGBT中電流幅度大，必將產生Ldi/dt過高，在IGBT兩端會產生很高的尖峰電壓，同時柵極電壓存在毛刺尖峰，從而導致IGBT誤導通。

如果施加一個負的柵極電壓，將IGBT關斷。如同正柵極電壓，負柵極電壓不要低于-20V。根據實際情況，關斷電壓可選-15～0V，很多應用場合選用-10--5V的關斷電壓，其原因在于：

1)所需的驅動功率低，驅動功率與正負柵極電壓的差值直接成正比；

2)可用的驅動IC。許多驅動IC是在COMS或者BiMCOS上開發的，限制了阻斷電壓，比如正負電源電壓之間最大值為30V?？紤]到電源電壓的誤差和足夠的電壓安全裕量，通常柵極負電壓的范圍是從-10～-5V；

3)產生負柵極電壓的同時節約電源功率，最小化成本。IGBT在應用時，其驅動電壓上升不能太慢，但也不宜太快，驅動電壓上升速率太高，需要較重的吸收電路才能使IGBT正常工作，但同時也增大了開關應力，使器件壽命縮短。所以選擇適宜的驅動電壓上升速率、較輕的吸收電路參數，能使器件長期可靠工作，也就是IGBT驅動電路選擇合適的柵極供電電源成了關鍵。

實用新型內容

本實用新型提出一種新型IGBT負壓關斷電路，當輸出電流瞬變引起輸出電壓波動時，電源模塊能迅速檢測到這種變化，并迅速作出反應，穩定輸出電壓。

本實用新型的技術方案是這樣實現的：