CN111030662B - 一种igbt栅极驱动电路 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种IGBT栅极驱动电路，包括电源电压模块、信号驱动模块和开关控制模块。电源电压模块与正负电压总线连接，包括连通的电容C1和电容C2，电容C1和电容C2分别提供开关控制模块中IGBT的开通与关断时栅极对发射级的正负电压。信号驱动模块连接驱动信号输入端和电源电压模块，包括连通的三极管Q1和三极管Q2，驱动信号输入端通过高低电压驱动信号控制三极管Q1和三极管Q2的通断，从而控制电源电压模块为开关控制模块提供正负电压。开关控制电路连接信号驱动模块，根据高低电压驱动信号实现开通与关断。本发明提供的电路结构简单，使用元器件少，电路中电容连接点电压不会发生漂移，可以有效确保IGBT稳定工作。

Description

一种IGBT栅极驱动电路
技术领域
本申请涉及控制电路领域，具体涉及一种IGBT栅极驱动电路。
背景技术
IGBT为功率半导体部件，通常在高功率应用场合被作为开关使用，IGBT为栅极控制器件，可以通过IGBT的栅极控制IGBT的导通和关断。IGBT以其快速的开关性能，较低的开关损耗，击穿电压高、通过大电流能力强等优点使得IGBT在高功率应用场合非常具有竞争力。
IGBT需要栅极驱动电路来实现IGBT的导通和关断，且驱动电路中的电容能快速充放电，以提供驱动电压。通常，电路设计时使用串联的电容，使IGBT的发射极连接到电容器的中间节点而实现电压差，因此可以控制栅极电压相对于发射极的正或者负，但是电容分压容易造成电容连接中点电压漂移，影响IGBT的工作稳定性。
发明内容
鉴于上述问题，本申请提出了一种IGBT栅极驱动电路，以便解决或者部分解决上述问题。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
本发明提供一种IGBT栅极驱动电路，包括电源电压模块、信号驱动模块和开关控制模块。
所述电源电压模块与正负电压总线连接，包括连通的电容C1和电容C2，所述电容C1和所述电容C2分别提供所述开关控制模块中IGBT的开通与关断时栅极对发射级的正负电压。
所述信号驱动模块连接驱动信号输入端和所述电源电压模块，包括连通的三极管Q1和三极管Q2，所述驱动信号输入端通过高低电压驱动信号控制所述三极管Q1和所述三极管Q2的通断，从而控制所述电源电压模块为所述开关控制模块提供所述正负电压。
所述开关控制电路连接所述信号驱动模块，根据所述高低电压驱动信号实现开通与关断。
进一步地，所述电源电压模块中的所述电容C1和所述电容C2串联在正电压总线和负电压总线之间，且所述电容C1与所述正电压总线连接。
所述信号驱动模块中的所述三极管Q1和所述三极管Q2的集电极分别与所述电容C1和所述电容C2连接，所述开关控制电路中的所述IGBT的栅极与所述三极管Q1和所述三极管Q2之间的连线连接，且所述IGBT的发射级与所述电容C1和所述电容C2的连线连接。
进一步地，所述电源电压模块还包括电阻R1、稳压二极管ZD1，所述电阻R1和所述稳压二极管ZD1分别与所述电容C1和所述电容C2并联，且所述稳压二极管ZD1的阳极与所述负电压总线连接。
进一步地，所述信号驱动模块还包括电阻R2、电阻R4、电阻R5。
所述三极管Q1的发射集依次串联所述电阻R2和所述电阻R4与所述三极管Q2的发射极连接，所述电阻R5的一端与所述驱动信号输入端连接，所述电阻R5的另一端分别与所述三极管Q1的基极和所述三极管Q2的基极连接。
进一步地，所述信号驱动模块还包括电阻R3，所述电阻R3一端连接在所述三极管Q1的基极，另一端连接在所述电阻R2和所述电阻R4的连线上。
进一步地，所述开关控制模块包括电阻R6；所述电阻R6的一端与所述IGBT的栅极连接，所述电阻R6的另一端连接在所述电阻R2和所述电阻R4的连线上，所述IGBT的发射极连接在所述电容C1和所述电容C2的连线上。
进一步地，所述开关控制模块包括电阻R7，所述电阻R7连接在所述IGBT的栅极和发射极之间。
采用上述IGBT栅极驱动电路具有以下优点：
本发明提供的IGBT栅极驱动电路结构简单，使用元器件少，并且电路中电容连接点电压不会发生漂移情况，可以有效确保IGBT工作的稳定；本IGBT栅极驱动电路缩短了IGBT开通和关断的时间，进而提高了IGBT开关的灵敏度。
上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本申请的具体实施方式。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本申请的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1示出了本申请一个实施例中IGBT栅极驱动电路的电路原理图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本申请的示例性实施例。虽然附图中显示了本申请的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本申请而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本申请，并且能够将本申请的范围完整的传达给本领域的技术人员。
如图1所示，本发明提供一种IGBT栅极驱动电路，包括电源电压模块、信号驱动模块和开关控制模块。
电源电压模块与正负电压总线连接，包括连通的电容C1和电容C2，电容C1和电容C2分别提供开关控制模块中IGBTQ3的开通与关断时栅极对发射级的正负电压。
信号驱动模块连接驱动信号输入端和电源电压模块，包括连通的三极管Q1和三极管Q2，驱动信号输入端通过高低电压驱动信号控制三极管Q1和三极管Q2的通断，从而控制电源电压模块为开关控制模块提供正负电压。
开关控制电路连接信号驱动模块，根据高低电压驱动信号实现开通与关断。
在一个实施例中，电源电压模块中的电容C1和电容C2串联在正电压总线VCC+和负电压总线VCC-之间，且电容C1与正电压总线VCC+连接。在电容C1和电容C2放电完后，正负电压总线输出的电能可以及时地补充给电容C1和电容C2。
信号驱动模块中的三极管Q1和三极管Q2的集电极分别与电容C1和电容C2连接，开关控制电路中的IGBTQ3的栅极与三极管Q1和三极管Q2之间的连线连接，且IGBTQ3的发射级与电容C1和电容C2的连线连接。
在一个实施例中，电源电压模块还包括电阻R1、稳压二极管ZD1，电阻R1和稳压二极管ZD1分别与电容C1和电容C2并联，且稳压二极管ZD1的阳极与负电压总线VCC-连接。电阻R1和稳压二极管ZD1组成电压钳位电路，对电容C2的电压进行钳位。
在一个实施例中，信号驱动模块还包括电阻R2、电阻R4、电阻R5。三极管Q1的发射集依次串联电阻R2和电阻R4与三极管Q2的发射极连接，电阻R5的一端与驱动信号输入端连接，电阻R5的另一端分别与三极管Q1的基极和三极管Q2的基极连接。电阻R5对高低电压驱动信号起降噪作用。
在一个实施例中，信号驱动模块还包括电阻R3，电阻R3一端连接在三极管Q1的基极，另一端连接在电阻R2和电阻R4的连线上。电阻器R3使三极管Q1或三极管Q2关断时的基极与发射极之间构成放电回路。
在一个实施例中，开关控制模块包括电阻R6；电阻R6的一端与IGBTQ3的栅极连接，电阻R6的另一端连接在电阻R2和电阻R4的连线上，IGBTQ3的发射极连接在电容C1和电容C2的连线上。电阻R6在电路中起到缓冲IGBT栅极控制电压变化率的作用。当驱动信号输入端的高低电压驱动信号为高电平时，三极管Q1导通，三极管Q2不导通，电容C1为IGBT的栅极和发射极提供正负电压，此刻IGBTQ3的栅极相对发射极为正电压，IGBTQ3开通；当驱动信号输入端的高低电压驱动信号为低电平时，三极管Q1不导通，三极管Q2导通，电容C2为IGBTQ3的栅极和发射极提供正负电压，此刻IGBTQ3的栅极相对发射极为负电压，IGBTQ3关断。驱动信号输入端经过电阻R5、电阻R3和电阻R6与IGBTQ3的栅极直接连接，可以使驱动信号输入端的输入电压提供到IGBTQ3的栅极，进而为IGBTQ3的栅极提供较大的驱动电流。
在一个实施例中，开关控制模块包括电阻R7，电阻R7连接在IGBTQ3的栅极和发射极之间。电阻R7使IGBTQ3关断时的栅极G与发射极E之间形成放电回路。
综上所述，本申请提供一种IGBT栅极驱动电路，包括电源电压模块、信号驱动模块和开关控制模块。所述电源电压模块与正负电压总线连接，包括连通的电容C1和电容C2，所述电容C1和所述电容C2分别提供所述开关控制模块中IGBT的开通与关断时栅极对发射级的正负电压。所述信号驱动模块连接驱动信号输入端和所述电源电压模块，包括连通的三极管Q1和三极管Q2，所述驱动信号输入端通过高低电压驱动信号控制所述三极管Q1和所述三极管Q2的通断，从而控制所述电源电压模块为所述开关控制模块提供所述正负电压。所述开关控制电路连接所述信号驱动模块，根据所述高低电压驱动信号实现开通与关断。本发明提供的IGBT栅极驱动电路结构简单，使用元器件少，并且电路中电容连接点电压不会发生漂移情况，可以有效确保IGBT工作的稳定；本IGBT栅极驱动电路缩短了IGBT开通和关断的时间，进而提高了IGBT开关的灵敏度。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化、替换或改进，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本申请的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

Claims (5)

1.一种IGBT栅极驱动电路，其特征在于，包括电源电压模块、信号驱动模块和开关控制模块；
所述电源电压模块与正负电压总线连接，包括连通的电容C1和电容C2，所述电容C1和所述电容C2分别提供所述开关控制模块中IGBT的开通与关断时栅极对发射级的正负电压；
所述信号驱动模块连接驱动信号输入端和所述电源电压模块，包括连通的三极管Q1和三极管Q2，所述驱动信号输入端通过高低电压驱动信号控制所述三极管Q1和所述三极管Q2的通断，从而控制所述电源电压模块为所述开关控制模块提供所述正负电压；
所述开关控制模块连接所述信号驱动模块，根据所述高低电压驱动信号实现开通与关断；
所述电源电压模块中的所述电容C1和所述电容C2串联在正电压总线和负电压总线之间，且所述电容C1与所述正电压总线连接；
所述信号驱动模块还包括电阻R2、电阻R4、电阻R5；
所述三极管Q1的发射集依次串联所述电阻R2和所述电阻R4与所述三极管Q2的发射极连接，所述电阻R5的一端与所述驱动信号输入端连接，所述电阻R5的另一端分别与所述三极管Q1的基极和所述三极管Q2的基极连接；
所述开关控制模块包括电阻R6；所述电阻R6的一端与所述IGBT的栅极连接，所述电阻R6的另一端连接在所述电阻R2和所述电阻R4的连线上，所述IGBT的发射极连接在所述电容C1和所述电容C2的连线上。
2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述信号驱动模块中的所述三极管Q1和所述三极管Q2的集电极分别与所述电容C1和所述电容C2连接，所述开关控制模块中的所述IGBT的栅极与所述三极管Q1和所述三极管Q2之间的连线连接，且所述IGBT的发射级与所述电容C1和所述电容C2的连线连接。
3.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述电源电压模块还包括电阻R1、稳压二极管ZD1，所述电阻R1和所述稳压二极管ZD1分别与所述电容C1和所述电容C2并联，且所述稳压二极管ZD1的阳极与所述负电压总线连接。
4.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述信号驱动模块还包括电阻R3，所述电阻R3一端连接在所述三极管Q1的基极，另一端连接在所述电阻R2和所述电阻R4的连线上。
5.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述开关控制模块包括电阻R7，所述电阻R7连接在所述IGBT的栅极和发射极之间。
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