CN103905018A - Igbt模块并联不对称回路的动态均流电路 - Google Patents

Igbt模块并联不对称回路的动态均流电路 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种IGBT模块并联不对称回路的动态均流电路，包括相互并联设置的第一IGBT模块和第二IGBT模块，第一IGBT模块的开通时间大于第二IGBT模块的开通时间，第一IGBT模块和第二IGBT模块的栅极分别串联有第一栅极电阻和第二栅极电阻，第一栅极电阻的阻值小于第二栅极电阻的阻值，第一IGBT模块和第二IGBT模块的发射极分别串联有第一辅助电阻和第二辅助电阻，第一辅助电阻和第二辅助电阻形成负反馈电路。本发明在并联的IGBT模块的发射极分别串联一个辅助电阻，形成一个负反馈电路，辅助电阻能够降低由于回路杂散电感不对称引起的动态电流不平衡，达到均流的目的。

Description

IGBT模块并联不对称回路的动态均流电路
技术领域
本发明涉及IGBT模块动态均流技术领域，特别是涉及一种IGBT模块并联不对称回路的动态均流电路。
背景技术
IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)，绝缘栅双极型晶体管，是由BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件，兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。GTR饱和压降低，载流密度大，但驱动电流较大；MOSFET驱动功率很小，开关速度快，但导通压降大，载流密度小。IGBT综合了以上两种器件的优点，驱动功率小而饱和压降低，在现代电力电子技术中得到了越来越广泛的应用，在较高频率的大、中功率应用中占据了主导地位。
随着市场对大功率变流器的需求与日俱增,器件的并联方案目前已成为一种趋势。这主要源于并联能够提供更高电流、灵活布局以及较高性价比等优势。图1所示为现有技术中常用的并联方式，通过对IGBT模块的并联组合,可获得不同额定电流的等效模块，且实现并联的连接方式也很灵活、多样。因此，IGBT并联是大功率设计应用的最佳解决方案之一。然而，并联之间静态与动态性能的差异会影响均流，严重时会使IGBT器件失效甚至损坏主电路，因此，并联应重点考虑如何通过设计确保均流。
目前IGBT并联后，分别在IGBT的栅极串联一个栅极电阻Rg1和Rg2，如图2所示，通过改变Rg1和Rg2的大小从而控制并联的IGBT栅极电压Uge1和Uge2的大小。例如在图2中，在开通慢的IGBT栅极串联一个小的电阻Rg1，在开通快的IGBT栅极串联一个大的电阻Rg2，那么加在开通慢的IGBT模块的栅极电压Uge1会增大，加在开通快IGBT模块的栅极电压Uge2会减小。通过调节栅极电阻Rg1和Rg2的大小，使并联的IGBT模块同时开通，达到均流的目的。
由于IGBT开通的快慢由器件的参数决定，栅极电阻Rg1和Rg2不容易计算，只能使用经验来调试。因此该方法对IGBT并联的均流具有一定的局限性。
因此，针对上述技术问题，有必要提供一种IGBT模块并联不对称回路的动态均流电路。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种IGBT模块并联不对称回路的动态均流电路。
为了实现上述目的，本发明实施例提供的技术方案如下：
一种IGBT模块并联不对称回路的动态均流电路，所述电路包括相互并联设置的第一IGBT模块和第二IGBT模块，所述第一IGBT模块的开通时间大于所述第二IGBT模块的开通时间，第一IGBT模块和第二IGBT模块的栅极分别串联有第一栅极电阻和第二栅极电阻，所述第一栅极电阻的阻值小于第二栅极电阻的阻值，所述第一IGBT模块和第二IGBT模块的发射极分别串联有第一辅助电阻和第二辅助电阻，第一辅助电阻和第二辅助电阻形成负反馈电路。
作为本发明的进一步改进，所述第一辅助电阻的阻值小于第二辅助电阻的阻值。
作为本发明的进一步改进，所述第一辅助电阻与第一栅极电阻的阻值比为1:2，所述第二辅助电阻与第二栅极电阻的阻值比为1:2。
作为本发明的进一步改进，所述电路驱动后，第二IGBT模块的发射极电压高于第一IGBT模块的发射极电压，第一IGBT模块和第二IGBT模块的发射极之间形成从第二辅助电阻向第一辅助电阻方向的电流，第一IGBT模块的发射极电压降低、栅极电压升高，减小第一IGBT模块的开通时间，第二IGBT模块的发射极电压升高、栅极电压降低，增大第二IGBT模块的开通时间。
本发明的有益效果是：在并联的IGBT模块的发射极分别串联一个辅助电阻，形成一个负反馈电路，辅助电阻能够降低由于回路杂散电感不对称引起的动态电流不平衡，达到均流的目的。
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中记载的一些实施例，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为现有技术中IGBT的并联方式示意图；
图2为现有技术中IGBT模块并联不对称回路的动态均流电路的示意图；
图3为本发明一优选实施方式中IGBT模块并联不对称回路的动态均流电路的示意图。
具体实施方式
本发明公开了一种IGBT模块并联不对称回路的动态均流电路，包括相互并联设置的第一IGBT模块和第二IGBT模块，第一IGBT模块的开通时间大于第二IGBT模块的开通时间，第一IGBT模块和第二IGBT模块的栅极分别串联有第一栅极电阻和第二栅极电阻，第一栅极电阻的阻值小于第二栅极电阻的阻值，第一IGBT模块和第二IGBT模块的发射极分别串联有第一辅助电阻和第二辅助电阻，第一辅助电阻和第二辅助电阻形成负反馈电路。
优选地，第一辅助电阻的阻值小于第二辅助电阻的阻值。
优选地，第一辅助电阻与第一栅极电阻的阻值比为1:2，第二辅助电阻与第二栅极电阻的阻值比为1:2。
优选地，电路驱动后，第二IGBT模块的发射极电压高于第一IGBT模块的发射极电压，第一IGBT模块和第二IGBT模块的发射极之间形成从第二辅助电阻向第一辅助电阻方向的电流，第一IGBT模块的发射极电压降低、栅极电压升高，减小第一IGBT模块的开通时间，第二IGBT模块的发射极电压升高、栅极电压降低，增大第二IGBT模块的开通时间。
本发明IGBT模块并联不对称回路的动态均流电路在并联的IGBT模块的发射极分别串联一个辅助电阻，形成一个负反馈电路，辅助电阻能够降低由于回路杂散电感不对称引起的动态电流不平衡，达到均流的目的。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
参图3所示，本发明一优选实施方式中IGBT模块并联不对称回路的动态均流电路的示意图。
该电路包括相互并联设置的第一IGBT模块和第二IGBT模块，第一IGBT模块和第二IGBT模块的栅极并联连接于G处，集电极并联连接于C处，发射极并联连接于E处，第一IGBT模块和第二IGBT模块的发射极和集电极之间还分别连接有一电容。
由于回路杂散电感不对称引起的动态电流不平衡，导致第一IGBT模块和第二IGBT模块的开通时间有所不同，如在本实施方式中，假设第一IGBT模块的开通时间大于第二IGBT模块的开通时间。
结合图2所示，第一IGBT模块和第二IGBT模块的栅极分别串联有第一栅极电阻Rg1和第二栅极电阻Rg2，通过改变第一栅极电阻Rg1和第二栅极电阻Rg2的大小从而控制并联的IGBT模块栅极电压Uge1和Uge2的大小。如在本实施方式中，第一栅极电阻Rg1小于第二栅极电阻Rg2，那么加在开通慢的第一IGBT模块的栅极电压Uge1会增大，加在开通快的第二IGBT模块的栅极电压Uge2会减小。通过调节第一栅极电阻Rg1和第二栅极电阻Rg2的大小，使并联的IGBT模块同时开通，达到均流的目的。
由于IGBT开通的快慢由器件的参数决定，栅极电阻Rg1和Rg2不容易计算。为了解决上述问题，参图3所示，本实施方式中在第一IGBT模块和第二IGBT模块的发射极分别串联有第一辅助电阻Re1和第二辅助电阻Re2，第一辅助电阻Re1和第二辅助电阻Re2形成负反馈电路。
由于杂散电感的存在，当IGBT开通时，开通快的第二IGBT模块E2点会产生一个较大的电压Ve2，开通慢的第一IGBT模块E1点会产生一个较小的电压Ve1，Ve1和Ve2的电压差会产生一个如图箭头方向的从第二辅助电阻Re2向第一辅助电阻Re1方向的电流i，这个电流会在第一辅助电阻Re1和第二辅助电阻Re2上产生一个电压，使开通慢的第一IGBT模块E1点电位降低，从而使得第一IGBT模块的栅极电压升高，加速开通过程；相反，开通快的第二IGBT模块E2点电位升高，从而使得第二IGBT模块栅极电压降低，减缓开通过程，使得并联的IGBT模块同时开通，达到均流的目的。
优选地，在本实施方式中第一辅助电阻Re1小于第二辅助电阻Re2，且第一辅助电阻Re1与第一栅极电阻Rg1的阻值比为1:2，第二辅助电阻Re2与第二栅极电阻Rg2的阻值比为1:2。
由以上技术方案可以见，本发明IGBT模块并联不对称回路的动态均流电路在并联的IGBT模块的发射极分别串联一个辅助电阻，形成一个负反馈电路，辅助电阻能够降低由于回路杂散电感不对称引起的动态电流不平衡，使得并联的IGBT模块同时开通，达到均流的目的。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (4)

1.一种IGBT模块并联不对称回路的动态均流电路，所述电路包括相互并联设置的第一IGBT模块和第二IGBT模块，所述第一IGBT模块的开通时间大于所述第二IGBT模块的开通时间，第一IGBT模块和第二IGBT模块的栅极分别串联有第一栅极电阻和第二栅极电阻，其特征在于，所述第一栅极电阻的阻值小于第二栅极电阻的阻值，所述第一IGBT模块和第二IGBT模块的发射极分别串联有第一辅助电阻和第二辅助电阻，第一辅助电阻和第二辅助电阻形成负反馈电路。
2.根据权利要求1所述的动态均流电路，其特征在于，所述第一辅助电阻的阻值小于第二辅助电阻的阻值。
3.根据权利要求1所述的动态均流电路，其特征在于，所述第一辅助电阻与第一栅极电阻的阻值比为1:2，所述第二辅助电阻与第二栅极电阻的阻值比为1:2。
4.根据权利要求1所述的动态均流电路，其特征在于，所述电路驱动后，第二IGBT模块的发射极电压高于第一IGBT模块的发射极电压，第一IGBT模块和第二IGBT模块的发射极之间形成从第二辅助电阻向第一辅助电阻方向的电流，第一IGBT模块的发射极电压降低、栅极电压升高，减小第一IGBT模块的开通时间，第二IGBT模块的发射极电压升高、栅极电压降低，增大第二IGBT模块的开通时间。
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