CN103560655B - 基于多功率半导体器件并联的驱动器及其系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于多功率半导体器件并联的驱动器及其系统,包括:逻辑调理模块,对来自控制器的控制信号进行信号调理和逻辑处理后输出至光耦隔离模块;光耦隔离模块,对来自逻辑调理模块的控制信号进行光耦隔离处理后输出至处理模块;处理模块,将来自光耦隔离模块的控制信号分别处理成单路的功率半导体器件门极开通信号和门极关断信号;电源模块,通过处理模块为门极驱动模块提供驱动电源;门极驱动模块,为n个彼此并联的功率半导体器件分别提供经过驱动的门极开通信号和门极关断信号。本发明解决了由于多个功率半导体器件并联时发射极扰动或传输信号延时、抖动造成器件开通、关断不一致而影响功率半导体器件并联均流效果的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及大功率变流技术领域,尤其是涉及一种广泛应用于工业传动、电力机车、风力发电、家用电器等大功率变流技术领域的基于多个功率半导体器件并联的驱动器及其系统。
背景技术
IGBT作为第三代半导体器件已经普遍应用于工业传动、电力机车、风力发电、家用电器等领域。随着功率的不断提升,变流技术的不断拓展,对IGBT驱动的可靠性要求越来越高。IGBT驱动技术也是国内外不断探索和研究的重点。
随着大功率变流器的发展,IGBT并联技术已经普遍应用于工业领域。较为常见的IGBT并联方式有两种:第一种方式采用一个IGBT驱动器驱动多个IGBT,这种方式较为常见,它的优点是IGBT驱动电压、开通和关断指令一致性较好,缺点是在三个或者三个以上IGBT并联时,会出现发射极扰动,造成IGBT开通和关断的不一致,导致均流效果不好。而第二种方式采用N个IGBT驱动器驱动N个IGBT的方式,它的优点时,可以解决掉方式一种发射极扰动造成的IGBT开通和关断的不一致(其中、N为并联IGBT的个数,N为1,2,3…)。但是,IGBT驱动器在信号传输中延时和抖动的不一致,也会造成IGBT开通和关断的不一致,影响并联的均流效果。
在现有技术当中与本专利申请相关的内容主要有以下文献:
文献一为由江苏大全凯帆电器股份有限公司于2011年11月30日申请,并于2012年03月21日公开,公开号为CN102386751A的中国发明专利申请《风力发电设备双管并联IGBT的驱动系统》。该申请包括有可生成变流器一个桥臂的上管驱动信号与下管驱动信号的DSP控制器,DSP控制器的上管驱动信号和下管驱动信号分别通过光电转换电路和光纤输送至可将光信号转换为电信号的驱动电路,所述驱动电路的信号输出部分与上、下管的多个并联IGBT的起功率放大作用的门极电路连接。本申请采用同一个驱动器驱动多个IGBT的方式,其缺陷如上述第一种方式所述。
文献二为由深圳市大族激光科技股份有限公司于2010年03月26日申请,并于2010年11月11月24日公告,公告号为CN201656753U的中国实用新型专利《并联IGBT驱动电路》。该实用新型具有控制信号输入端和用以控制两个并联的IGBT工作的两个输出端,包括两个驱动电路,每个驱动电路的输入端与该控制信号输入端相连,每个驱动电路的输出端构成一个输出端,还包括串接在该控制信号输入端与两个驱动电路的输入端之间的信号处理单元,该信号变换单元将由该控制信号输入端获得的一个PWM脉宽调制信号变换成两个信号,这两个信号的频率均为输入信号的一半,且这两个信号在相位上相差半个周期,这两个信号是分别送致一个驱动电路的输入端。该实用新型采用两个光耦驱动芯片构成IGBT驱动器,其缺陷如上述第二种方式所述。
发明内容
有鉴于此,本发明的目的在于提供一种基于多功率半导体器件并联的驱动器及其系统,解决了由于多个功率半导体器件并联发射极扰动或传输信号延时、抖动造成的功率半导体器件开通、关断不一致而影响并联功率半导体器件均流效果的技术问题。
为了实现上述发明目的,本发明具体提供了一种基于多功率半导体器件并联的驱动器的技术实现方案,基于多功率半导体器件并联的驱动器,来自控制器的控制信号通过所述驱动器向n个彼此并联的功率半导体器件输出门极控制信号,n≥2;所述驱动器包括:
逻辑调理模块,对来自所述控制器的控制信号进行信号调理和逻辑处理后输出至光耦隔离模块;
光耦隔离模块,对来自所述逻辑调理模块的控制信号进行光耦隔离处理后输出至处理模块;
处理模块,将来自所述光耦隔离模块的控制信号分别处理成单路的功率半导体器件门极开通信号和门极关断信号;
电源模块,通过所述处理模块为门极驱动模块提供驱动电源;
门极驱动模块,为n个彼此并联的功率半导体器件分别提供经过驱动的门极开通信号和门极关断信号。
优选的,所述门极驱动模块包括2n个功率开关器件和驱动电阻,所述驱动电阻包括门极开通驱动电阻和门极关断驱动电阻,来自所述处理模块的单路功率半导体器件门极开通信号和门极关断信号输入至所述功率开关器件的门极,经过所述功率开关器件进行驱动后,再分别通过所述门极开通驱动电阻和门极关断驱动电阻输出至相应的所述功率半导体器件的门极,所述功率开关器件的另外两个电极分别与所述处理模块的驱动电源输出端相连。
优选的,所述处理模块为所述功率半导体器件的发射极提供参考电位。
优选的,所述功率半导体器件的集电极反馈信号输出至所述处理模块,所述处理模块通过集电极反馈信号检测所述功率半导体器件的运行状态,当所述功率半导体器件出现过流或短路故障时,所述处理模块将该通道所有的所述功率半导体器件关断,确保每个功率半导体器件安全工作。
优选的,当所述处理模块检测到所述功率半导体器件出现故障时,通过所述光耦隔离模块故障检测信号将回传至所述逻辑调理模块。
优选的,所述处理模块包括逻辑处理模块,所述逻辑处理模块将来自所述光耦隔离模块的控制信号分别处理成单路的功率半导体器件门极开通信号和门极关断信号,同时通过所述集电极反馈信号检测所述功率半导体器件的故障类型。
优选的,所述处理模块进一步包括电压负反馈控制模块和并联在所述电压负反馈控制模块输出端的直流电容,所述电压负反馈控制模块输出直流驱动电源,所述直流驱动电源的电压为所述功率半导体器件门极开通信号和门极关断信号的差值。
优选的,所述电源模块包括脉冲发生单元、功率开关、变压器、二极管和电容,所述电源模块进一步采用反激式变换器结构,所述功率开关采用功率半导体开关器件,所述脉冲发生单元产生脉冲信号,经过所述功率开关放大,所述功率开关的门极与所述脉冲发生单元的输出端相连,所述功率开关的另外两个电极与所述变压器的初级绕组相连,所述变压器具有n路与所述功率半导体器件并联数对应的次级绕组,由所述功率开关放大的脉冲信号在所述变压器次级绕组上感应出的电信号经过由所述二极管和电容组成的整流和滤波电路,在所述电容的两端产生直流电源信号。
优选的,所述n个彼此并联的功率半导体器件采用IGBT或MOSFET。
优选的,所述门极驱动模块的功率开关器件采用MOSFET或三极管。
优选的,每一个并联的所述功率半导体器件进一步包括m个开关管,m=1或2,当所述开关管的数量为两个时,两个所述的开关管相互串联。所述光耦隔离模块包括m个光耦隔离单元,所述处理模块包括m个处理单元,所述电压负反馈控制模块包括m个电压负反馈控制单元,所述门极驱动模块包括m个门极驱动单元,所述逻辑处理模块包括m个逻辑处理单元,所述逻辑调理模块经过逻辑处理将来自所述控制器的控制信号转换成m路控制信号,依次经过所述光耦隔离单元、处理单元和门极驱动单元,生成m个相互串联的开关管的门极开通信号和门极关断信号,所述电源模块的m个电压负反馈控制单元为所述门极驱动模块提供m路相互隔离的驱动电源。
本发明还另外具体提供了一种基于多功率半导体器件并联的驱动系统的技术实现方案,一种基于多功率半导体器件并联的驱动系统,包括上述驱动器,以及n个彼此并联的功率半导体器件,n≥2,所述功率半导体器件包括一个开关管或两个相互串联的所述开关管。
优选的,所述驱动系统包括所述驱动器,以及两个或三个彼此并联的功率半导体器件,所述功率半导体器件包括两个相互串联的开关管,所述两个相互串联的所述开关管分别为上管和下管。
通过实施上述本发明提供的基于多功率半导体器件并联的驱动器及其系统,具有如下技术效果:
(1)本发明既保证了功率半导体器件开通电源的稳定性,同时也可以完成多个功率半导体器件的并联,提高了功率半导体器件状态反馈的响应速度,非常适用于工业变流、风力发电等需要大功率的场合;
(2)本发明解决了多个功率半导体器件并联发射极扰动、传输信号延时和抖动造成的功率半导体器件开通和关断不一致的问题,同时通过稳压电路和保护电路解决了多个功率半导体器件功率开通或关断瞬间门极电压波动较大等问题;
(3)本发明解决了由于开通和关断造成功率半导体器件的高压侧驱动电压不稳的问题,适用于多个功率半导体器件并联,解决了驱动器对功率半导体器件的开通、关断不一致将严重影响并联功率半导体器件均流效果的问题,非常适用于大功率变流应用场合。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明基于多功率半导体器件并联的驱动器一种具体实施方式的系统结构框图;
图2是本发明基于多功率半导体器件并联的驱动器一种具体实施方式中电源模块的电路原理图;
图3是本发明基于多功率半导体器件并联的驱动系统一种具体实施方式的电气连接结构示意图;
图4是本发明基于多功率半导体器件并联的驱动器一种具体实施方式中逻辑处理单元的结构示意图;
图中:1-驱动器,2-控制器,3-功率半导体器件,10-逻辑调理模块,20-光耦隔离模块,21-光耦隔离单元一,22-光耦隔离单元二,30-处理模块,31-处理单元一,32-处理单元二,40-电源模块,41-脉冲发生单元,300-电压负反馈控制模块,301-电压负反馈控制单元一,302-电压负反馈控制单元二,50-门极驱动模块,51-门极驱动单元一,52-门极驱动单元二,61-逻辑处理单元一,62-逻辑处理单元二。
具体实施方式
为了引用和清楚起见,将下文中使用的技术名词、简写或缩写记载如下:
IGBT:Insulated Gate Bipolar Transistor,绝缘栅双极性晶体管的简称;
MOSFET:Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transister,绝缘栅场效应管的简称;
BJT:Bipolar Junction Transistor,双极性结型晶体管的简称,又被称作三极管;
PWM:Pulse Width Modulation,脉冲宽度调制的简称。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
如附图1、2、3和4所示,给出了本发明基于多功率半导体器件并联的驱动器及其系统的具体实施例,下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
本发明具体实施例针对现有技术中两种多功率半导体器件并联驱动器结构存在的由于多个功率半导体器件并联发射极扰动或传输信号延时、抖动造成的功率半导体器件开通、关断不一致而影响并联功率半导体器件均流效果的技术问题问题,提出了一种适合于多个功率半导体器件并联的驱动器的解决方案。
实施例1:如附图1所示,一种基于多功率半导体器件并联的驱动器,来自控制器2的PWM控制信号通过驱动器1向n个彼此并联的功率半导体器件3输出门极控制信号,n≥2,驱动器1包括:
逻辑调理模块10,具有信号调理和逻辑处理的功能,对来自控制器2的控制信号进行信号调理和逻辑处理后输出至光耦隔离模块20;
光耦隔离模块20,对来自逻辑调理模块10的控制信号进行光耦隔离处理后输出至处理模块30;
处理模块30,具有驱动信号调理、逻辑处理、驱动信号放大、故障检测、电源稳压等功能,将来自光耦隔离模块20的控制信号分别处理成单路的功率半导体器件3门极开通信号和门极关断信号;
电源模块40,通过处理模块30为门极驱动模块50提供驱动电源;
门极驱动模块50,为n个彼此并联的功率半导体器件3分别提供经过驱动的门极开通信号和门极关断信号。
在实施例1的基础上,门极驱动模块50进一步包括2n个功率开关器件和驱动电阻,驱动电阻包括门极开通驱动电阻和门极关断驱动电阻,来自处理模块30的单路功率半导体器件3门极开通信号和门极关断信号输入至功率开关器件的门极,经过功率开关器件进行驱动后,再分别通过门极开通驱动电阻和门极关断驱动电阻输出至相应的功率半导体器件3的门极。功率开关器件的另外两个电极分别与处理模块30的驱动电源输出端相连。n个彼此并联的功率半导体器件3采用IGBT或MOSFET等大功率半导体开关器件。
实施例2:在实施例1的基础上,每一个并联的功率半导体器件3进一步包括m个开关管,m=1或2,光耦隔离模块20包括m个光耦隔离单元,当开关管的数量为两个时,两个开关管之间相互串联。处理模块30包括m个处理单元,处理模块30还包括电压负反馈控制模块300和并联在电压负反馈控制模块300输出端的直流电容,电压负反馈控制模块300包括m个电压负反馈控制单元,门极驱动模块50包括m个门极驱动单元,逻辑处理模块包括m个逻辑处理单元,逻辑调理模块10经过逻辑处理将来自控制器2的控制信号转换成m路控制信号,依次经过光耦隔离单元、处理单元和门极驱动单元,生成m个相互串联的开关管的门极开通信号和门极关断信号,电源模块40的m个电压负反馈控制单元为门极驱动模块50提供m路相互隔离的驱动电源。
实施例3:作为本发明一种典型的实施例,如附图1所示,来自控制器2的PWM控制信号通过驱动器1向两个彼此并联的功率半导体器件3输出门极控制信号,门极驱动模块50为两个彼此并联的功率半导体器件3分别提供经过驱动的门极开通信号和门极关断信号。同时,每一个并联的功率半导体器件3还包括两个相互串联的开关管,分别为上管和下管。因此,在该具体实施例中,共包括四个开关管,即如附图3中所示的开关管D11、D12、D21和D22。其中,开关管D11和D12并联,开关管D21和D22并联,而开关管D11和D21串联,开关管D12和D22串联,开关管D11和D12为上管,开关管D21和D22为下管。光耦隔离模块20包括两个光耦隔离单元,分别为光耦隔离单元一21和光耦隔离单元二22。处理模块30包括两个处理单元,处理单元一31和处理单元二32。电压负反馈控制模块300包括两个电压负反馈控制单元,电压负反馈控制单元一301和电压负反馈控制单元二302。门极驱动模块50包括两个门极驱动单元,门极驱动单元一51和门极驱动单元二52。逻辑处理模块包括两个逻辑处理单元,逻辑处理单元一61和逻辑处理单元二62。逻辑调理模块10经过逻辑处理将来自控制器2的控制信号转换成两路控制信号,依次经过光耦隔离单元、处理单元和门极驱动单元,生成两个相互串联的开关管的门极开通信号和门极关断信号,电源模块40的两个电压负反馈控制单元为门极驱动模块50提供两路相互隔离的驱动电源。
如附图1和附图3所示,在上述典型实施例的基础上,门极驱动模块50进一步包括八个功率开关器件,功率开关器件采用MOSFET或BJT(Bipolar Junction Transistor,双极性结型晶体管,又称作三极管)等高开关频率的功率半导体器件。作为本发明一种更加典型的实施例,功率开关器件采用MOSFET开关管,八个功率开关器件分别为对应于上管的MOSFET11、MOSFET12、MOSFET13、MOSFET14,对应于下管的MOSFET21、MOSFET22、MOSFET23、MOSFET24和八个驱动电阻,分别对应于上管的Ron11、Roff11、Ron12、Roff12,对应于下管的Ron21、Roff21、Ron22、Roff22。驱动电阻分为门极开通驱动电阻和门极关断驱动电阻,Ron11、Ron12、Ron21、Ron22为门极开通驱动电阻,Roff11、Roff12、Roff21、Roff22为门极关断驱动电阻。来自处理模块30的单路功率半导体器件3门极开通信号和门极关断信号输入功率开关器件的门极,经过功率开关器件进行驱动后,再分别通过门极开通驱动电阻和门极关断驱动电阻输出至功率半导体器件3的门极,功率开关器件的另外两个电极(对于功率开关器件采用BJT,两个电极分别为发射极和集电极;对于功率开关器件采用MOSFET,则两个电极分别为源极和漏极)分别与处理模块30的驱动电源输出端相连。
在附图1所示的具体实施例中,彼此并联的功率半导体器件3采用IGBT,信号采用光耦隔离,共有四路,其中两路用于传递控制器2到IGBT的门极开通和关断信号,两路用于反馈处于同一桥臂的上管和下管的故障状态。在门极驱动模块50的高压侧,单个通道的信号经过逻辑处理模块处理后分配给2n个MOSFET开关管,其中GHx(x为1和2,1代表上管,2代表下管)用于驱动并联的n个MOSFET开关管,每个MOSFET开关管通过连接门极开通驱动电阻Ronxn(n=1,2,3,…,n)连接每个IGBT的门极,驱动IGBT的开通;GLx(x为1和2,1代表上管,2代表下管)用于驱动并联n个MOSFET,每个MOSFET通过连接门极关断驱动电阻Roffxn(n=1,2,3,…,n)连接每个IGBT的门极,驱动IGBT的关断。如果要增加驱动器1的功率半导体器件并联数,只需要增加相应的MOSFET开关管,以及门极开通驱动电阻和门极关断驱动电阻即可。
实施例4:在上述实施例的基础上,进一步从驱动器1引出Exn连接IGBT(功率半导体器件3)的发射极(对于功率半导体器件3采用MOSFET,则为源极),作为驱动IGBT的参考电位,处理模块30为IGBT的发射极提供参考电位。这样做进一步使得每个IGBT开通和关断没有阻抗干扰,因此不会造成发射极的扰动干扰,影响IGBT开通和关断一致性的问题。同时,每个IGBT的集电极(对于功率半导体器件3采用MOSFET,则为漏极)也通过调理连接到驱动器1的Cxn端,反馈至逻辑处理单元(具体实施例中的逻辑处理单元一61和逻辑处理单元二62)。IGBT的集电极反馈信号输出至处理模块30,处理模块30通过集电极反馈信号检测IGBT的运行状态,当IGBT出现过流或短路故障时,处理模块30将该通道所有的功率半导体器件3关断,确保每个IGBT安全工作。当处理模块30检测到IGBT出现故障时,将输出信号屏蔽掉,同时通过光耦隔离模块20故障检测信号将回传至低压侧的逻辑调理模块10。这样做使得每个IGBT的运行状态都可以被检测到,当IGBT发生过流或短路故障时,逻辑处理单元及时判断,并将该通道的所有IGBT关断,确保每个IGBT的安全工作。
实施例5:在上述实施例的基础上,如附图2所示,电源模块40进一步包括脉冲发生单元41、功率开关Tr、变压器T、二极管和电容,电源模块40采用反激式变换器结构,功率开关Tr采用功率半导体开关器件,脉冲发生单元41产生脉冲信号,经过功率开关Tr放大,功率开关Tr的门极与脉冲发生单元41的输出端相连,功率开关Tr的另外两个电极与变压器T的初级绕组相连,变压器T具有n路与功率半导体器件3并联数对应的次级绕组,由功率开关Tr放大的脉冲信号在变压器T次级绕组上感应出的电信号经过由二极管和电容组成的整流和滤波电路,在电容的两端产生直流电源信号。由于驱动器1的输出为双通道,因此电源模块40输出的两路电源Viso1和Viso2为相互隔离的25V直流电源。P1、为GH1和GL1,P2、为GH2和GL2,用于分别驱动IGBT的开通和关断。
实施例6:在上述实施例的基础上,如附图4所示,处理模块30进一步包括逻辑处理模块,逻辑处理模块将来自光耦隔离模块20的控制信号分别处理成单路的功率半导体器件3门极开通信号和门极关断信号,同时通过集电极反馈信号检测功率半导体器件3的故障类型。处理模块30包括电压负反馈控制模块300和并联在电压负反馈控制模块300输出端的直流电容,电压负反馈控制模块300输出直流驱动电源,直流驱动电源的电压为功率半导体器件3门极开通信号和门极关断信号的差值。电源模块40的输入为15V直流电源,输出为两路互相隔离的25V直流电源。通过在变压器T的副边采用反馈变换电路处理,产生开通IGBT所需的15V直流电源和关断IGBT所需的10V直流电源。
一种基于多功率半导体器件并联的驱动系统的具体实施例,包括上述驱动器1,以及n个彼此并联的功率半导体器件3,n≥2,功率半导体器件3进一步包括一个开关管或两个相互串联的开关管。
作为本发明一种典型的实施例,驱动系统包括驱动器1,以及两个或三个彼此并联的功率半导体器件3,功率半导体器件3进一步包括两个相互串联的开关管,两个相互串联的开关管分别为上管和下管。
经过实际测试,本发明具体实施例可以很好的应用于大功率变流技术,解决了由于多个功率半导体器件开通和关断造成功率半导体器件的高压侧驱动电压不稳的问题。特别适用于多个功率半导体器件并联的应用场合,解决了多个功率半导体器件并联发射极扰动或传输信号延时和抖动造成功率半导体器件开通和关断不一致的技术问题。同时,通过稳压和保护处理解决了多个功率半导体器件功率开通或关断瞬间门极电压波动较大等问题。具体实施例在信号传输方式上,采用多路光耦隔离,在同一时刻可以传输开通、关断指令,也可以反馈功率半导体器件的运行状态,提高了信号传输的响应速度。在驱动电源设计上,采用在每个通道的高压侧完成电源变换,能够稳定功率半导体器件驱动的开通电源,同时反激式变换器的也不用做特殊的处理,缩小了驱动器的体积。通过采用本发明具体实施例中描述的几种方式,既保证了功率半导体器件的开通电源的稳定性,同时也可以完成多个功率半导体器件的并联,提高了功率半导体器件状态反馈的响应速度,对于大功率变流器应用具有较为明显的优势,可以用于工业变流、风力发电等需要大功率的场合。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例而已,并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上,然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员,在不脱离本发明的精神实质和技术方案的情况下,都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰,或修改为等同变化的等效实施例。因此,凡是未脱离本发明技术方案的内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰,均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
Claims (11)
1.一种基于多功率半导体器件并联的驱动器,其特征在于,来自控制器(2)的控制信号通过所述驱动器(1)向n个彼此并联的功率半导体器件(3)输出门极控制信号,n≥2;所述驱动器(1)包括:
逻辑调理模块(10),对来自所述控制器(2)的控制信号进行信号调理和逻辑处理后输出至光耦隔离模块(20);
光耦隔离模块(20),对来自所述逻辑调理模块(10)的控制信号进行光耦隔离处理后输出至处理模块(30);
处理模块(30),将来自所述光耦隔离模块(20)的控制信号分别处理成单路的功率半导体器件(3)门极开通信号和门极关断信号;
电源模块(40),通过所述处理模块(30)为门极驱动模块(50)提供驱动电源;
门极驱动模块(50),为n个彼此并联的功率半导体器件(3)分别提供经过驱动的门极开通信号和门极关断信号;
所述门极驱动模块(50)包括2n个功率开关器件和驱动电阻,所述驱动电阻包括门极开通驱动电阻和门极关断驱动电阻,来自所述处理模块(30)的单路功率半导体器件(3)门极开通信号和门极关断信号输入至所述功率开关器件的门极,经过所述功率开关器件进行驱动后,再分别通过所述门极开通驱动电阻和门极关断驱动电阻输出至相应的所述功率半导体器件(3)的门极,所述功率开关器件的另外两个电极分别与所述处理模块(30)的驱动电源输出端相连;从所述驱动器(1)的引出端Exn连接至所述功率半导体器件(3)的发射极,所述处理模块(30)为所述功率半导体器件(3)的发射极提供参考电位,使得每个功率半导体器件(3)的开通和关断没有阻抗干扰,不会造成发射极的扰动干扰而影响所述功率半导体器件(3)开通和关断的一致性;每个所述功率半导体器件(3)的集电极通过调理连接至所述驱动器(1)的输入端Cxn,并反馈至所述处理模块(30)的逻辑处理单元一(61)和逻辑处理单元二(62)。
2.根据权利要求1所述的一种基于多功率半导体器件并联的驱动器,其特征在于:所述功率半导体器件(3)的集电极反馈信号输出至所述处理模块(30),所述处理模块(30)通过集电极反馈信号检测所述功率半导体器件(3)的运行状态,当所述功率半导体器件(3)出现过流或短路故障时,所述处理模块(30)将出现过流或短路故障的功率半导体器件(3)所在通道所有的所述功率半导体器件(3)关断,确保每个功率半导体器件(3)安全工作。
3.根据权利要求2所述的一种基于多功率半导体器件并联的驱动器,其特征在于:当所述处理模块(30)检测到所述功率半导体器件(3)出现故障时,通过所述光耦隔离模块(20)故障检测信号将回传至所述逻辑调理模块(10)。
4.根据权利要求1至3任一项所述的一种基于多功率半导体器件并联的驱动器,其特征在于:所述处理模块(30)包括逻辑处理模块,所述逻辑处理模块将来自所述光耦隔离模块(20)的控制信号分别处理成单路的功率半导体器件(3)门极开通信号和门极关断信号,同时通过集电极反馈信号检测所述功率半导体器件(3)的故障类型。
5.根据权利要求4所述的一种基于多功率半导体器件并联的驱动器,其特征在于:所述处理模块(30)进一步包括电压负反馈控制模块(300)和并联在所述电压负反馈控制模块(300)输出端的直流电容,所述电压负反馈控制模块(300)输出直流驱动电源,所述直流驱动电源的电压为所述功率半导体器件(3)门极开通信号和门极关断信号的差值。
6.根据权利要求5所述的一种基于多功率半导体器件并联的驱动器,其特征在于:所述电源模块(40)进一步包括脉冲发生单元(41)、功率开关(Tr)、变压器(T)、二极管和电容,所述电源模块(40)采用反激式变换器结构,所述功率开关(Tr)采用功率半导体开关器件,所述脉冲发生单元(41)产生脉冲信号,经过所述功率开关(Tr)放大,所述功率开关(Tr)的门极与所述脉冲发生单元(41)的输出端相连,所述功率开关(Tr)的另外两个电极与所述变压器(T)的初级绕组相连,所述变压器(T)具有n路与所述功率半导体器件(3)并联数对应的次级绕组,由所述功率开关(Tr)放大的脉冲信号在所述变压器(T)次级绕组上感应出的电信号经过由所述二极管和电容组成的整流和滤波电路,在所述电容的两端产生直流电源信号。
7.根据权利要求5或6所述的一种基于多功率半导体器件并联的驱动器,其特征在于:每一个并联的所述功率半导体器件(3)进一步包括m个开关管,m=1或2,当所述开关管的数量为两个时,两个所述的开关管相互串联;所述光耦隔离模块(20)包括m个光耦隔离单元,所述处理模块(30)包括m个处理单元,所述电压负反馈控制模块(300)包括m个电压负反馈控制单元,所述门极驱动模块(50)包括m个门极驱动单元,所述逻辑处理模块包括m个逻辑处理单元,所述逻辑调理模块(10)经过逻辑处理将来自所述控制器(2)的控制信号转换成m路控制信号,依次经过所述光耦隔离单元、处理单元和门极驱动单元,生成m个相互串联的开关管的门极开通信号和门极关断信号,所述电源模块(40)的m个电压负反馈控制单元为所述门极驱动模块(50)提供m路相互隔离的驱动电源。
8.根据权利要求1、2、3、5或6中任一项所述的一种基于多功率半导体器件并联的驱动器,其特征在于:所述n个彼此并联的功率半导体器件(3)采用IGBT或MOSFET。
9.根据权利要求8所述的一种基于多功率半导体器件并联的驱动器,其特征在于:所述门极驱动模块(50)的功率开关器件采用MOSFET或三极管。
10.一种基于多功率半导体器件并联的驱动系统,其特征在于:包括权利要求1-9任一项所述的驱动器(1),以及n个彼此并联的功率半导体器件(3),n≥2,所述功率半导体器件(3)包括一个开关管或两个相互串联的所述开关管。
11.根据权利要求10所述的一种基于多功率半导体器件并联的驱动系统,其特征在于:所述驱动系统包括所述驱动器(1),以及两个或三个彼此并联的功率半导体器件(3),所述功率半导体器件(3)包括两个相互串联的开关管,所述两个相互串联的所述开关管分别为上管和下管。
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