CN107819461A - 一种数控有源的igbt驱动电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种数控有源的IGBT驱动电路，涉及半导体器件驱动电路领域，包括数字控制单元、推挽驱动电路、过压检测电路、电流检测电路、数控电流源和IGBT；数字控制单元用于接收并计算电流检测电路发送的信号，并结合数字控制单元发送给推挽电路的PWM信号向数控电流源发送控制信号；推挽驱动电路，用于把数字控制单元发出的PWM信号转化为IGBT可用的驱动信号；过压检测电路连接于电流检测电路和IGBT的集电极之间，推挽驱动电路的信号输出端连接IGBT的门极，数字电流源连接过压检测电路。本发明提高了IGBT驱动控制电路的精确度，并对IGBT的关断电压尖峰进行有效抑制。

Description

一种数控有源的IGBT驱动电路
技术领域
本发明涉及半导体器件驱动电路领域，具体为一种数控有源的IGBT驱动电路。
背景技术
IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor或称绝缘栅双极型晶体管)具有驱动功率小、饱和压低、开关速度快等优点，适合应用于直流电压为600V及以上的变流系统如交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动、风能发电、光伏发电、新能源汽车等领域。
目前，普遍使用的IGBT驱动设备中的有源钳位技术不能满足使用需要，在应用方面存在以下不足：
1、在IGBT的关断过程中，由于母排杂感、母线电压波动、关断电流太大等原因会产生一个电压尖峰，IGBT关断瞬态时感应产生的电压尖峰引起过压击穿会带来较大的功率损耗，产生的焦耳热促使结温不断累积上升，直至发生不可逆的损坏；
2、IGBT控制电路普遍采用模拟电路技术，在驱动过程中控制不够精确；
3、当IGBT的被控对象变化时，需要对电路参数重新调试才能正常运转。
发明内容
本发明的目的是为了提供一种数控有源的IGBT驱动电路，提高了IGBT驱动控制电路的精确度，并对IGBT的关断电压尖峰进行有效抑制。
为了实现上述发明目的，本发明采用了以下技术方案：一种数控有源的IGBT驱动电路，包括数字控制单元、推挽驱动电路、过压检测电路、电流检测电路、数控电流源和IGBT；
-数字控制单元，用于接收并计算电流检测电路发送的信号，并结合数字控制单元发送给推挽电路的PWM信号向数控电流源发送控制信号；
-推挽驱动电路，用于把数字控制单元发出的PWM信号转化为IGBT可用的驱动信号；
所述过压检测电路连接于电流检测电路和IGBT的集电极之间，所述推挽驱动电路的信号输出端连接IGBT的门极，所述数字电流源连接过压检测电路
优选的，所述推挽驱动电路包括第一开关管和第二开关管，所述数字控制单元连接第一开关管和第二开关管的基极，第一开关管和第二开关管串联并由电源供电，所述第一开关管的发射极与第二开关管的集电极相连并连接于IGBT的门极。
优选的，所述第一开关管为PNP型开关管，第二开关管为NPN型开关管。
优选的，所述数字控制单元分别通过第一电阻连接第一开关管，第二电阻连接第二开关管；第一开关管的发射级连接第二开关管集电极，第一开关管和第二开关串联后连入15V外接电源；所述第一开关管的发射极与第二开关管的集电极相连并通过第三电阻连接于IGBT的门极。
优选的，所述过压检测电路包括第一二极管和第二二极管，所述第一、二二极管负极相连，第一二极管正极连接IGBT的集电极，第二二极管正极分别连接IGBT门极和电流检测电路。
优选的，所述第一二极管为TVS管，所述第二二极管通过第四电阻连接IGBT门极。
优选的，所述电流检测电路包括电流检测芯片。
优选的，数字控制单元为可编程ASIC器件。
与现有技术相比，采用了上述技术方案的数控有源的IGBT驱动电路，具有如下有益效果：
1、本发明可根据IGBT尖峰电压的大小自动调整门极电位，可以有效抑制IGBT关断电压尖峰；
2、采用数控电流源控制IGBT的门极电压，使得IGBT在关断过压时可以精确地工作在线性区，不会在关断和饱和区来回切换，有力地保障系统稳定工作、避免IGBT因为内部电场突变引起灾难性后果；
3、本发明通过电流检测电路检测击穿电流的大小，不仅判断是否击穿，并且实时掌握IGBT的关断状态。
附图说明
图1为本发明数控有源的IGBT驱动电路的电路图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步描述。
如图1所示的数控有源的IGBT驱动电路，包括数字控制单元、推挽驱动电路、过压检测电路、电流检测电路、数控电流源和IGBT。数字控制单元，用于接收并计算电流检测电路发送的信号，并结合数字控制单元发送给推挽电路的PWM信号向数控电流源发送控制信号；推挽驱动电路，用于把数字控制单元发出的PWM信号转化为IGBT可用的驱动信号；过压检测电路连接于电流检测电路和IGBT的集电极之间，所述推挽驱动电路的信号输出端连接IGBT的门极，所述数字电流源连接过压检测电路。
在本实施例中，推挽驱动电路中有三极管Q2和三极管Q3，数字控制单元CPLD分别通过电阻R3连接三极管Q2，通过电阻R4连接三极管Q3基极。三极管Q2和三极管Q3串联后连入正负15V的外接电源。三极管Q2的发射极与三极管Q3的集电极相连并通过电阻R2连接到IGBT的门极。三极管Q2为PNP型三极管，三极管Q3为NPN型三极管。
上述实施例中的三极管为开关管的一种，在实际电路中也可采用其他开关管进行替代，如场效应管，能达到相同的效果。
过压检测电路中设有二极管D1和二极管D2，两个二极管D1和D2的负极相连，二极管D1正极连接IGBT的集电极，二极管D2正极分别连接IGBT门极和电流检测电路的输入端，电源检测电路的输出端连接到数字控制单元。
数控电流源一端连接到数字控制单元上，另一端连接IGBT的门极。
其中，二极管D1为TVS管(Transient Voltage Suppressor或称瞬变电压抑制二极管)，二极管D2通过电阻R1连接到IGBT门极，电流检测电路采用的是电源检测芯片，数字控制单元可采用CPLD(Complex Programmable Logic Device或称复杂可编程逻辑器件)或是FPGA(Field－Programmable Gate Array或称现场可编程门阵列)等可编程ASIC器件。
上述数控电流源的功能是通过可编程ASIC器件对IGBT的门极电压进行调节，在具体实施中，数控电流源可以通过开关管和电阻的连接电路进行替代同样起到控制IGBT门极电压的效果。
结合上述描述对本实施例的运行方式进一步描述：过压检测电路对IGBT的关断时的电压尖峰进行检测并提供击穿电流给门极，电流检测电路对上述击穿电流进行检测并将检测产生的电流信号发送给数字控制电路。数字控制电路对接收到的电流信号进行分析计算出关断电压尖峰，并结合自身算法根据自身发送给推挽电路的PWM信号向数控电流源发送控制信号，上诉控制信号控制数控电流源为IGBT提供适当的调整信号，调整信号最终调整IGBT的门极电压从而使IGBT的关断电压尖峰到一个最佳的数值。而后，过压检测电流继续对IGBT的关断电压尖峰进行检测，达到重复检测调整的目的，使IGBT可以稳定工作在线性区。
以上所述使本发明的优选实施方式，对于本领域的普通技术人员来说不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干变型和改进，这些也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种数控有源的IGBT驱动电路，其特征在于：包括数字控制单元、推挽驱动电路、过压检测电路、电流检测电路、数控电流源和IGBT；
-数字控制单元，用于接收并计算电流检测电路发送的信号，并结合数字控制单元发送给推挽电路的PWM信号向数控电流源发送控制信号；
-推挽驱动电路，用于把数字控制单元发出的PWM信号转化为IGBT可用的驱动信号；
所述过压检测电路连接于电流检测电路和IGBT的集电极之间，所述推挽驱动电路的信号输出端连接IGBT的门极，所述数字电流源连接过压检测电路。
2.根据权利要求1所述的数控有源的IGBT驱动电路，其特征在于：所述推挽驱动电路包括第一开关管和第二开关管，所述数字控制单元连接第一开关管和第二开关管的基极，第一开关管和第二开关管串联并由电源供电，所述第一开关管的发射极与第二开关管的集电极相连并连接于IGBT的门极。
3.根据权利要求2所述的数控有源的IGBT驱动电路，其特征在于：所述第一开关管为NPN型开关管，第二开关管为NPN型开关管。
4.根据权利要求2所述的数控有源的IGBT驱动电路，其特征在于：所述数字控制单元分别通过第一电阻连接第一开关管，第二电阻连接第二开关管；第一开关管的发射级连接第二开关管集电极，第一开关管和第二开关串联后连入15V外接电源；所述第一开关管的发射极与第二开关管的集电极相连并通过第三电阻连接于IGBT的门极。
5.根据权利要求1所述的数控有源的IGBT驱动电路，其特征在于：所述过压检测电路包括第一二极管和第二二极管，所述第一、二二极管负极相连，第一二极管正极连接IGBT的集电极，第二二极管正极分别连接IGBT门极和电流检测电路。
6.根据权利要求4所述的数控有源的IGBT驱动电路，其特征在于：所述第一二极管为TVS管，所述第二二极管通过第四电阻连接IGBT门极。
7.根据权利要求1所述的数控有源的IGBT驱动电路，其特征在于：所述电流检测电路包括电流检测芯片。
8.根据权利要求1所述的数控有源的IGBT驱动电路，其特征在于：所述数字控制单元为可编程ASIC器件。
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109494970A (zh) * 2018-12-27 2019-03-19 北京金风科创风电设备有限公司 Igbt驱动电路及其控制方法、变流器
CN111313876A (zh) * 2018-12-11 2020-06-19 中电普瑞科技有限公司 一种提高电力电子开关驱动器抗干扰性能的电路
CN112769425A (zh) * 2021-01-14 2021-05-07 青岛海信日立空调系统有限公司 一种抑制igbt电压应力的装置
CN112803731A (zh) * 2021-03-24 2021-05-14 上海熠动动力科技有限公司 一种新型的igbt并联驱动电路
CN113098241A (zh) * 2021-04-13 2021-07-09 浙江大学 一种闭环有源驱动电路、驱动方法及开关电源
CN113162593A (zh) * 2021-04-27 2021-07-23 杭州士兰微电子股份有限公司 晶体管的驱动系统
CN113315495A (zh) * 2021-07-28 2021-08-27 杭州飞仕得科技有限公司 一种igbt驱动器及其抑制共模干扰方法和电路
CN115632642A (zh) * 2022-12-21 2023-01-20 杭州飞仕得科技股份有限公司 一种igbt关断电压尖峰抑制电路及相关设备

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5889663A (en) * 1997-05-14 1999-03-30 Fuji Electric Co., Ltd. Circuit for balancing steady-state currents of switching devices in electric power converter
CN2891469Y (zh) * 2006-04-28 2007-04-18 罗文� 全数字控制综合节电器
US7602595B2 (en) * 2007-02-21 2009-10-13 Mitsubishi Electric Corporation Semiconductor device
CN101617471A (zh) * 2006-09-13 2009-12-30 剑桥企业有限公司 功率半导体器件的控制方法和电路
CN103066621A (zh) * 2012-12-25 2013-04-24 合肥工业大学 一种应用于微电网与公共电网连接的静态开关及控制方法
CN203554321U (zh) * 2013-11-20 2014-04-16 广东志成冠军集团有限公司 一种igbt整流电路
CN104054264A (zh) * 2011-12-23 2014-09-17 阿曼提斯有限公司 半导体设备控制器
CN104052048A (zh) * 2014-07-10 2014-09-17 北京赛德高科铁道电气科技有限责任公司 一种igbt驱动的有源钳位电路
CN106059269A (zh) * 2016-06-22 2016-10-26 杭州飞仕得科技有限公司 一种适用于igbt多并联的驱动电路

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5889663A (en) * 1997-05-14 1999-03-30 Fuji Electric Co., Ltd. Circuit for balancing steady-state currents of switching devices in electric power converter
CN2891469Y (zh) * 2006-04-28 2007-04-18 罗文� 全数字控制综合节电器
CN101617471A (zh) * 2006-09-13 2009-12-30 剑桥企业有限公司 功率半导体器件的控制方法和电路
US7602595B2 (en) * 2007-02-21 2009-10-13 Mitsubishi Electric Corporation Semiconductor device
CN104054264A (zh) * 2011-12-23 2014-09-17 阿曼提斯有限公司 半导体设备控制器
CN103066621A (zh) * 2012-12-25 2013-04-24 合肥工业大学 一种应用于微电网与公共电网连接的静态开关及控制方法
CN203554321U (zh) * 2013-11-20 2014-04-16 广东志成冠军集团有限公司 一种igbt整流电路
CN104052048A (zh) * 2014-07-10 2014-09-17 北京赛德高科铁道电气科技有限责任公司 一种igbt驱动的有源钳位电路
CN106059269A (zh) * 2016-06-22 2016-10-26 杭州飞仕得科技有限公司 一种适用于igbt多并联的驱动电路

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
周大宁等: ""RB-IGBT驱动电路及其在矩阵式变换器中的应用"", 《清华大学学报（自然科学版）》 *

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111313876A (zh) * 2018-12-11 2020-06-19 中电普瑞科技有限公司 一种提高电力电子开关驱动器抗干扰性能的电路
CN111313876B (zh) * 2018-12-11 2024-05-31 中电普瑞科技有限公司 一种提高电力电子开关驱动器抗干扰性能的电路
CN109494970A (zh) * 2018-12-27 2019-03-19 北京金风科创风电设备有限公司 Igbt驱动电路及其控制方法、变流器
CN112769425A (zh) * 2021-01-14 2021-05-07 青岛海信日立空调系统有限公司 一种抑制igbt电压应力的装置
CN112803731A (zh) * 2021-03-24 2021-05-14 上海熠动动力科技有限公司 一种新型的igbt并联驱动电路
CN113098241A (zh) * 2021-04-13 2021-07-09 浙江大学 一种闭环有源驱动电路、驱动方法及开关电源
CN113098241B (zh) * 2021-04-13 2022-06-17 浙江大学 一种闭环有源驱动电路、驱动方法及开关电源
CN113162593A (zh) * 2021-04-27 2021-07-23 杭州士兰微电子股份有限公司 晶体管的驱动系统
CN113315495A (zh) * 2021-07-28 2021-08-27 杭州飞仕得科技有限公司 一种igbt驱动器及其抑制共模干扰方法和电路
CN115632642A (zh) * 2022-12-21 2023-01-20 杭州飞仕得科技股份有限公司 一种igbt关断电压尖峰抑制电路及相关设备

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