CN105099418B - 绝缘栅双极型晶体管驱动电路 - Google Patents

绝缘栅双极型晶体管驱动电路 Download PDF

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Abstract

本发明实施例公开了一种绝缘栅双极型晶体管驱动电路。所述驱动电路包括：第一与非门模块，其两个输入端分别与第一输入信号和高电平输入信号相连接；第二与非门模块，其两个输入端均与第二输入信号相连接；第三与非门模块，其两个输入端分别与所述第二输入信号和所述高电平输入信号相连接；第四与非门模块，其两个输入端均与所述第一输入信号相连接；第一场效应管，其栅极与所述第一与非门模块的输出端相连接，其漏极与所述第二与非门模块的输出端相连接；第二场效应管，其栅极与所述第三与非门模块的输出端相连接。本发明实施例提供的绝缘栅双极型晶体管驱动电路能够有效的防止绝缘栅双极型晶体管的桥臂直通问题的出现。

Description

绝缘栅双极型晶体管驱动电路
技术领域
本发明实施例涉及集成电路技术领域，尤其涉及一种绝缘栅双极型晶体管驱动电路。
背景技术
近年来，基于H全桥结构的逆变器因其模块化、易于安装、扩展方便等优点，在变频调速、无功补偿的领域得到了广泛应用。绝缘栅双极型晶体管(Insulated gate bipolartransistor,IGBT)既具有功率场效应晶体管(MOS FET)高速、高输入阻抗、易驱动的特点，又具有双极达林顿功率晶体管GTO饱和电压低、电流容量大、高反压等优点。因此，IGBT成为H全桥结构中理想的功率器件。
图1示出了H全桥的电路结构。参见图1，在H全桥结构中，用来控制相互串联的两个IGBT的控制信号在理想的状态下应该是具有相反的极性。也就是说，当相互串联的两个IGBT中的一个的控制信号是低电平时，另一个的控制信号应该时高电平。但是，由于信号传输滞后等原因，两个控制信号会出现在特定时间点上具有相同极性的情况。而当两个控制信号都是低电平信号时，一旦IGBT的栅极电压受到干扰，变为高电平，则包括两个IGBT的H全桥的桥臂容易发生桥臂直通的故障。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提出一种绝缘栅双极型晶体管驱动电路，以克服绝缘栅双极型晶体管的桥臂直通的问题。
本发明实施例提供了一种绝缘栅双极型晶体管驱动电路，所述驱动电路包括：
第一与非门模块，所述第一与非门模块的两个输入端分别与第一输入信号和高电平输入信号相连接；
第二与非门模块，所述第二与非门模块的两个输入端均与第二输入信号相连接；
第三与非门模块，所述第三与非门模块的两个输入端分别与所述第二输入信号和所述高电平输入信号相连接；
第四与非门模块，所述第四与非门模块的两个输入端均与所述第一输入信号相连接；
第一场效应管，其栅极与所述第一与非门模块的输出端相连接，其漏极与所述第二与非门模块的输出端相连接，并且，其漏极与被驱动的第一绝缘栅双极型晶体管IGBT的栅极相连接，用于驱动所述第一绝缘栅双极型晶体管IGBT；
第二场效应管，其栅极与所述第三与非门模块的输出端相连接，其漏极与所述第四与非门模块的输出端相连接，并且，其漏极与被驱动的第二绝缘栅双极型晶体管IGBT的栅极相连接，用于驱动所述第二绝缘栅双极型晶体管IGBT。
本发明实施例提供的绝缘栅双极型晶体管驱动电路，通过四个与非门的信号转换，使得输入信号均为低电平时，与被驱动的IGBT相并联的两个场效应管均导通，实现了对IGBT的旁路分流，有效的防止了IGBT的桥臂出现桥臂直通的情况。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1是现有技术提供的H桥的电路结构图；
图2是本发明实施例提供的绝缘栅双极型晶体管驱动电路的电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容。
本发明实施例提供了绝缘栅双极型晶体管驱动电路的一种技术方案。在该技术方案中，参见图2，所述绝缘栅双极型晶体管驱动电路包括：第一与非门模块U1、第二与非门模块U2、第三与非门模块U3、第四与非门模块U4、第一场效应管Q1以及第二场效应管Q2。
所述第一与非门模块U1的两个输入端分别与第一输入信号及一个高电平信号相连接。所述第一与非门模块U1的输出端与所述第一场效应管的栅极相连接。因此，由所述第一与非门模块U1输出的第一输入信号及所述高电平信号的与非信号用来控制所述第一场效应管的导通与关断。
所述第二与非门模块U2的两个输入端分别与所述第二输入信号相连接。并且，所述第二与非门模块U2的输出端与所述第一场效应管的漏极相连接。
所述第三与非门模块U3的两个输入端分别与第二输入信号及所述高电平信号相连接。所述第三与非门模块U3的输出端与所述第二场效应管的栅极相连接。因此，由所述第三与非门模块U3输出的第三输入信号及所述高电平信号的与非信号用来控制所述第二场效应管的导通与关断。
所述第四与非门模块U4的两个输入端分别与所述第一输入信号相连接。并且，所述第四与非门模块U4的输出端与所述第二场效应管的漏极相连接。
所述第一场效应管Q1的栅极与所述第一与非门模块U1的输出端相连接。所述第一场效应管Q1的漏极与所述第二与非门模块U2的输出端相连接。优选的，所述第一场效应管Q1的漏极通过第一限流电阻R1与所述第二与非门模块的输出端相连接。优选的，所述第一限流电阻R1是一个片状电阻。
另外，所述第一场效应管Q1的漏极还与被驱动的两个IGBT中一个的栅极相连接。因此，所述第一场效应管Q1的漏极电压就是被驱动的两个IGBT中一个的驱动电压。
所述第一场效应管Q1可以是结型场效应管(Junction field-effecttransistor，JFET)，也可以是金属-氧化物半导体场效应管(Metal-oxide-semiconductorfield-effect transistor，MOS FET)。
所述第二场效应管Q2的栅极与所述第三与非门模块U3的输出端相连接。所述第二场效应管Q2的漏极与所述第四与非门模块U4的输出端相连接。优选的，所述第二场效应管Q2的漏极通过第二限流电阻R2与所述第四与非门模块U4的输出端相连接。优选的，所述第二限流电阻R2是一个片状电阻。
进一步的，所述第二场效应管Q2的漏极还与被驱动的两个IGBT中的一个的栅极相连接。所述第二场效应管Q2的漏极电压是北区中的两个IGBT当中的一个的驱动电压。
与所述第一场效应管Q1相同，所述第二场效应管Q2可以是JFET，也可以是MOSFET。
进一步的，所述第一与非门模块U1、所述第二与非门模块U2、所述第三与非门模块U3及所述第四与非门模块U4可以选用74LS00系列与非门模块。另外，所述第一至第四与非门模块U1、U2、U3、U4还可以选用CD4011系列与非门模块。
在上面描述的驱动电路结构中，如果第一输入信号及第二输入信号都是低电平信号，则所述第一与非门模块U1、所述第二与非门模块U2、所述第三与非门模块U3及所述第四与非门模块U4的输出端均输出高电平。因此，所述第一场效应管Q1及所述第二场效应管Q2均导通，原来可能造成桥臂直通的电压可以通过由所述第一场效应管Q1及第二场效应管Q2组成的支路分流，有效的防止了包含IGBT的桥臂出现桥臂直通的情况。
尽管词语“第一”、“第二”等可在本文中用来描述各种参数，但是这些参数不应受这些词语的限制。这些词语仅用于把一个参数与另一个参数区分开来。还将理解，词语“包括”和/或“包含”用在本说明书中时，表示所述特征、操作、元件和/或组件的存在，但不排除一个或多个其他特点、元件、组件和/或其组合的存在或添加。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域技术人员而言，本发明可以有各种改动和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种绝缘栅双极型晶体管驱动电路，其特征在于，包括：
第一与非门模块，所述第一与非门模块的两个输入端分别与第一输入信号和高电平输入信号相连接；
第二与非门模块，所述第二与非门模块的两个输入端均与第二输入信号相连接；
第三与非门模块，所述第三与非门模块的两个输入端分别与所述第二输入信号和所述高电平输入信号相连接；
第四与非门模块，所述第四与非门模块的两个输入端均与所述第一输入信号相连接；
第一场效应管，其栅极与所述第一与非门模块的输出端相连接，其漏极与所述第二与非门模块的输出端相连接，并且，其漏极与被驱动的第一绝缘栅双极型晶体管IGBT的栅极相连接，用于驱动所述第一绝缘栅双极型晶体管IGBT；
第二场效应管，其栅极与所述第三与非门模块的输出端相连接，其漏极与所述第四与非门模块的输出端相连接，并且，其漏极与被驱动的第二绝缘栅双极型晶体管IGBT的栅极相连接，用于驱动所述第二绝缘栅双极型晶体管IGBT。
2.根据权利要求1所述的绝缘栅双极型晶体管驱动电路，其特征在于，所述第二与非门模块的输出端与所述第一场效应管的漏极之间还连接有第一限流电阻，所述第四与非门模块的输出端与所述第二场效应管的漏极之间还连接有第二限流电阻。
3.根据权利要求1或2所述的绝缘栅双极型晶体管驱动电路，其特征在于，所述第一场效应管包括：结型场效应管或者金属-氧化物半导体场效应管；所述第二场效应管包括：结型场效应管或者金属-氧化物半导体场效应管。
4.根据权利要求1或2所述的绝缘栅双极型晶体管驱动电路，其特征在于，所述第一与非门模块至第四与非门模块包括：74LS00系列与非门模块或者CD4011系列与非门模块。
5.根据权利要求2所述的绝缘栅双极型晶体管驱动电路，其特征在于，所述第一限流电阻及所述第二限流电阻为片状电阻。
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