CN106341033A - 一种igbt的驱动装置 - Google Patents

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CN106341033A
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igbt
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driving means
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温家良
陈中圆
钟庆
李金元
邹格
王志霞
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State Grid Corp of China SGCC
Wuhan Institute of Technology
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State Grid Corp of China SGCC
Wuhan Institute of Technology
Smart Grid Research Institute of SGCC
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Abstract

本发明提供了一种IGBT的驱动装置，包括高速A/D变换模块、电容器，以及依次连接的数字控制器、开关式IGBT驱动器和电阻器；电阻器的另一端同时连接到IGBT的栅极、电容器和高速A/D变换模块；其中电容器另一端接地，高速A/D变换模块的另一端连接到数字控制器。与现有技术相比，本发明提供的一种IGBT的驱动装置，不需要大功率的高速模拟放大器，降低了装置成本和功耗，同时提高了IGBT所在系统的稳定性。

Description

一种IGBT的驱动装置
技术领域
本发明涉及电力电子功率器件的驱动技术领域，具体涉及一种IGBT的驱动装置。
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。广泛应用于变流系统如交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域。
一般IGBT的驱动采用数字开关式驱动，由于IGBT的输入有很大的电容，需要用大电流的开关器件驱动IGBT，加快IGBT的动作速度。这种驱动方式结构简单，得到了广泛应用。
但对于大规模IGBT的集群应用，通过大量的IGBT串并联，实现超大的电力容量，这种简单的数字开关式驱动就不适用了。因为各IGBT的特性不能保证一致，简单的数字开关式驱动会导致局部的IGBT过电压或者过电流而烧毁，继而导致更多的IGBT烧毁，最后整个系统崩溃。
在这种应用中，需要使用大功率的高速的模拟放大器输出指定的曲线去驱动IGBT，而不是简单的开关信号。但是，大功率的高速的模拟放大器功耗高，制造调试困难，成本高，稳定性差，还不易于集成化。因此，需要提供一种低成本、低功耗，并能够提高系统稳定性的IGBT的驱动装置。
发明内容
为了满足现有技术的需要，本发明提供了一种IGBT的驱动装置。
本发明的技术方案是：
所述装置包括高速A/D变换模块、电容器，以及依次连接的数字控制器、开关式IGBT驱动器和电阻器；
所述电阻器的另一端同时连接到IGBT的栅极、电容器和高速A/D变换模块；其中电容器另一端接地，高速A/D变换模块的另一端连接到数字控制器。
优选的，所述高速A/D变换模块，采集所述IGBT中栅极两端的电压，并将其转换为数字信号发送到所述数字控制器；
优选的，所述数字控制器包括信号采集单元、信号比较单元和信号输出单元；
所述信号采集单元，用于接收所述高速A/D变换模块发送的所述IGBT中栅极两端的电压数字信号，以及上位机发送的IGBT驱动数字信号；
所述信号比较单元，对所述电压数字信号和IGBT驱动数字信号进行差值计算；
所述信号输出单元，依据所述信号比较单元输出的差值计算结果控制所述开关式IGBT驱动器的动作时间；
优选的，所述电阻器和电容器构成电流积分回路，所述电流积分回路对所述开关式IGBT驱动器输出的电流信号进行积分，从而向所述IGBT的栅极输出电压信号以驱动所述IGBT；
优选的，所述电容器的电容值为所述IGBT中栅极的等效输入电容值；
优选的，所述电阻器，用于防止所述装置产生寄生振荡。
与最接近的现有技术相比，本发明的优异效果是：
本发明提供的一种IGBT的驱动装置，不需要大功率的高速模拟放大器，降低了装置成本和功耗，同时提高了IGBT所在系统的稳定性。
附图说明
下面结合附图对本发明进一步说明。
图1：本发明实施例中一种IGBT的驱动装置结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
本发明提供的一种IGBT的驱动装置直接用数字法合成模拟信号驱动IGBT，即利用现有技术中开关式IGBT驱动器直接在IGBT的栅极合成驱动IGBT的电压曲线。
本发明中IGBT的驱动装置的实施例如图1所示，具体为：
该装置包括高速A/D变换模块、电容器，以及依次连接的数字控制器、开关式IGBT驱动器和电阻器。电阻器的另一端同时连接到IGBT的栅极、电容器和高速A/D变换模块；其中电容器另一端接地，高速A/D变换模块的另一端连接到数字控制器，即电阻器的另一端的一条支与IGBT的栅极连接，一条支路连接电容器后接地；高速A/D变换模块连接于数字控制器和IGBT之间。
1、高速A/D变换模块
该模块用于采集IGBT中栅极两端的电压，并将其转换为数字信号发送到数字控制器。
2、数字控制器
该数字控制器包括信号采集单元、信号比较单元和信号输出单元。其中，
(1)信号采集单元
该单元用于接收高速A/D变换模块发送的IGBT中栅极两端的电压数字信号，以及上位机发送的IGBT驱动数字信号。
(2)信号比较单元
该单元用于对电压数字信号和IGBT驱动数字信号进行差值计算。
(3)信号输出单元
该单元用于依据信号比较单元输出的差值计算结果控制开关式IGBT驱动器的动作时间。例如，若需要IGBT的驱动电压较高时，则控制开关式IGBT驱动器的正向开启时间较长；若需要IGBT的驱动电压较低时，则控制开关式IGBT驱动器的反向开启时间较长。
3、电流积分回路
本实施例中电阻器和电容器构成电流积分回路，对开关式IGBT驱动器输出的电流信号进行积分，从而向IGBT的栅极输出电压信号以驱动IGBT。
该电容器的电容值为IGBT中栅极的等效输入电容值。
该电阻器还用于防止IGBT的驱动装置产生寄生振荡。
最后应当说明的是：所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

Claims (6)

1.一种IGBT的驱动装置，其特征在于，所述装置包括高速A/D变换模块、电容器，以及依次连接的数字控制器、开关式IGBT驱动器和电阻器；
所述电阻器的另一端同时连接到IGBT的栅极、电容器和高速A/D变换模块；其中电容器另一端接地，高速A/D变换模块的另一端连接到数字控制器。
2.如权利要求1所述的一种IGBT的驱动装置，其特征在于，所述高速A/D变换模块，采集所述IGBT中栅极两端的电压，并将其转换为数字信号发送到所述数字控制器。
3.如权利要求1所述的一种IGBT的驱动装置，其特征在于，所述数字控制器包括信号采集单元、信号比较单元和信号输出单元；
所述信号采集单元，用于接收所述高速A/D变换模块发送的所述IGBT中栅极两端的电压数字信号，以及上位机发送的IGBT驱动数字信号；
所述信号比较单元，对所述电压数字信号和IGBT驱动数字信号进行差值计算；
所述信号输出单元，依据所述信号比较单元输出的差值计算结果控制所述开关式IGBT驱动器的动作时间。
4.如权利要求1所述的一种IGBT的驱动装置，其特征在于，所述电阻器和电容器构成电流积分回路，所述电流积分回路对所述开关式IGBT驱动器输出的电流信号进行积分，从而向所述IGBT的栅极输出电压信号以驱动所述IGBT。
5.如权利要求1所述的一种IGBT的驱动装置，其特征在于，所述电容器的电容值为所述IGBT中栅极的等效输入电容值。
6.如权利要求1、4或5所述的一种IGBT的驱动装置，其特征在于，所述电阻器用于防止所述装置产生寄生振荡。
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