CN111313882A - 一种驱动装置、功率器件及其驱动方法 - Google Patents

一种驱动装置、功率器件及其驱动方法 Download PDF

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CN111313882A CN202010172009.6A CN202010172009A CN111313882A CN 111313882 A CN111313882 A CN 111313882A CN 202010172009 A CN202010172009 A CN 202010172009A CN 111313882 A CN111313882 A CN 111313882A
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张敏
谭章德
刘亚祥
李通
郑培杰
刘旭龙
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    • HELECTRICITY
    • H03BASIC ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/51Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used
    • H03K17/56Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices
    • H03K17/567Circuits characterised by the use of more than one type of semiconductor device, e.g. BIMOS, composite devices such as IGBT

Abstract

本发明公开了一种驱动装置、功率器件及其驱动方法,该装置包括:检测单元,用于在功率器件开通和/或关断的过程中,检测功率器件的当前状态;控制单元,用于根据功率器件的当前状态生成控制信号;该控制信号,用于控制驱动单元的驱动能力;驱动单元,用于根据控制信号调节自身的驱动能力,以使自身的驱动能力满足功率器件在当前状态下所需要的驱动能力。本发明的方案,可以解决一些IGBT驱动电路的栅极驱动电阻的阻值固定而影响IGBT驱动电路的驱动能力的问题,达到提升IGBT驱动电路的驱动能力的效果。

Description

一种驱动装置、功率器件及其驱动方法
技术领域
本发明属于电子电路技术领域,具体涉及一种驱动装置、功率器件及其驱动方法,尤其涉及一种新型大功率IGBT的动态驱动电路、具有该动态驱动电路的功率器件及其驱动方法。
背景技术
随着我国经济和工业的发展,大功率的驱动器设备需求也越来越大。一些IGBT驱动电路,通常可以由两个MOS管组成的推挽结构外加固定阻值的单一电阻组成,但这种结构承受不了过大的栅极峰值电流并且驱动电阻的瞬时功率也不满足,因此不适用于大功率的驱动设备。
上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案,并不代表承认上述内容是现有技术。
发明内容
本发明的目的在于,针对上述缺陷,提供一种驱动装置、功率器件及其驱动方法,以解决一些IGBT驱动电路的栅极驱动电阻的阻值固定而影响IGBT驱动电路的驱动能力的问题,达到提升IGBT驱动电路的驱动能力的效果。
本发明提供一种驱动装置,包括:检测单元、控制单元和驱动单元;其中,检测单元,用于在功率器件开通和/或关断的过程中,检测功率器件的当前状态;控制单元,用于根据功率器件的当前状态生成控制信号;该控制信号,用于控制驱动单元的驱动能力;驱动单元,用于根据控制信号调节自身的驱动能力,以使自身的驱动能力满足功率器件在当前状态下所需要的驱动能力。
可选地,检测单元,包括:开通检测模块和/或关断检测模块;其中,开通检测模块,用于检测功率器件在开通过程中发射极的电流变化信息,以将功率器件在开通过程中发射极的电流变化信息作为功率器件在开通过程中的当前状态;和/或,关断检测模块,用于检测功率器件在关断过程中集电极的电压变化信息,以将功率器件在关断过程中集电极的电压变化信息作为功率器件在关断过程中的当前状态。
可选地,开通检测模块,包括:第一微分电路和第一比较电路;其中,第一微分电路,用于获取功率器件在开通过程中发射极的电流信息,对发射极的电流信息进行微分处理,并将微分处理得到的第一微分信息输出至第一比较电路的同相输入端;第一比较电路,用于将第一微分信息与第一设定信息进行比较,并将比较得到的第一比较结果作为发射极的电流变化信息输出至控制单元的第一输入端;和/或,关断检测模块,包括:其中,第二微分电路,用于获取功率器件在关断过程中集电极的电压信息,对集电极的电压信息进行微分处理,并将微分处理得到的第二微分信息输出至第二比较电路的反相输入端;第二比较电路,用于将第二微分信息与第二设定信息进行比较,并将比较得到的第二比较结果作为集电极的电压变化信息输出至控制单元的第二输入端。
可选地,驱动单元,包括:负压产生模块;还包括:开通驱动模块和/或关断驱动模块;其中,负压产生模块,用于在功率器件开通或关断的过程中,产生负压;开通驱动模块,包括两个以上驱动模块,用于在功率器件的开通过程中通过两个以上驱动模块中开通的驱动模块对功率器件进行驱动;和/或,关断驱动模块,包括两个以上驱动模块,用于在功率器件的关断过程中通过两个以上驱动模块中开通的驱动模块对功率器件进行驱动。
可选地,开通驱动模块,包括:第一驱动模块、第二驱动模块、第三驱动模块;关断驱动模块,包括:第四驱动模块、第五驱动模块、第六驱动模块;负压产生模块,包括:第七驱动模块、第八驱动模块;其中,第一驱动模块的第一端、第二驱动模块的第一端、第三驱动模块的第一端、第七驱动模块的第一端,均连接至单电源;第一驱动模块的第二端、第二驱动模块的第二端、第三驱动模块的第二端,均连接至功率器件的门极;第七驱动模块的第二端,连接至功率器件的发射极;第四驱动模块的第一端、第五驱动模块的第一端、第六驱动模块的第一端,均连接至功率器件的门极;第八驱动模块的第一端,连接至功率器件的发射极;第四驱动模块的第二端、第五驱动模块的第二端、第六驱动模块的第二端、第八驱动模块的第二端,均接地。
可选地,第一至第八驱动模块中,每个驱动模块,包括:开关管和驱动电阻;在每个驱动模块中,开关管的第一连接端作为每个驱动模块的第一端,开关管的第二连接端连接至驱动电阻的第一连接端,驱动电阻的第二连接端作为每个驱动模块的第二端;开关管的控制端连接至控制单元。
可选地,控制单元根据功率器件的当前状态生成控制信号,包括:在功率器件的开通过程中,若功率器件的当前状态表明功率器件在开通的初始阶段,则生成第一驱动模块、第二驱动模块、第三驱动模块和第八驱动模块的开通信号,以控制第一驱动模块、第二驱动模块、第三驱动模块和第八驱动模块开通;在功率器件的开通过程中,若功率器件的当前状态表明功率器件的发射极的电流变化信息大于第一设定信息,则生成第二驱动模块、第三驱动模块的关断信号,以控制第二驱动模块、第三驱动模块关断;在功率器件的开通过程中,若功率器件的当前状态表明功率器件的发射极的电流变化信息达到设定峰值后开始下降并下降到第一设定值后,则生成第二驱动模块、第三驱动模块的开通信号,以控制第二驱动模块、第三驱动模块再开通;和/或,在功率器件的关断过程中,若功率器件的当前状态表明功率器件在关断的初始阶段,则生成第四驱动模块、第五驱动模块、第六驱动模块和第七驱动模块的关断信号,以控制第四驱动模块、第五驱动模块、第六驱动模块和第七驱动模块关断;在功率器件的关断过程中,若功率器件的当前状态表明功率器件的集电极的电压变化信息大于第二设定信息,则生成第五驱动模块、第六驱动模块的关断信号,以控制第五驱动模块、第六驱动模块关断;在功率器件的关断过程中,若功率器件的当前状态表明功率器件的集电极的电压变化信息达到设定峰值后开始下降并下降到第二设定值后,则生成第五驱动模块、第六驱动模块的关断信号,以控制第五驱动模块、第六驱动模块再关断。
与上述装置相匹配,本发明再一方面提供一种功率器件,包括:以上所述的驱动装置。
与上述功率器件相匹配,本发明再一方面提供一种功率器件的驱动方法,包括:通过检测单元,在功率器件开通和/或关断的过程中,检测功率器件的当前状态;通过控制单元,根据功率器件的当前状态生成控制信号;该控制信号,用于控制驱动单元的驱动能力;通过驱动单元,根据控制信号调节自身的驱动能力,以使自身的驱动能力满足功率器件在当前状态下所需要的驱动能力。
可选地,通过检测单元检测功率器件的当前状态,包括:通过开通检测模块,检测功率器件在开通过程中发射极的电流变化信息,以将功率器件在开通过程中发射极的电流变化信息作为功率器件在开通过程中的当前状态;和/或,通过关断检测模块,检测功率器件在关断过程中集电极的电压变化信息,以将功率器件在关断过程中集电极的电压变化信息作为功率器件在关断过程中的当前状态。
可选地,通过开通检测模块检测功率器件在开通过程中发射极的电流变化信息,包括:通过第一微分电路,获取功率器件在开通过程中发射极的电流信息,对发射极的电流信息进行微分处理,并将微分处理得到的第一微分信息输出至第一比较电路的同相输入端;通过第一比较电路,将第一微分信息与第一设定信息进行比较,并将比较得到的第一比较结果作为发射极的电流变化信息输出至控制单元的第一输入端;和/或,通过关断检测模块检测功率器件在关断过程中集电极的电压变化信息,包括:通过第二微分电路,获取功率器件在关断过程中集电极的电压信息,对集电极的电压信息进行微分处理,并将微分处理得到的第二微分信息输出至第二比较电路的反相输入端;通过第二比较电路,将第二微分信息与第二设定信息进行比较,并将比较得到的第二比较结果作为集电极的电压变化信息输出至控制单元的第二输入端。
可选地,通过驱动单元根据控制信号调节自身的驱动能力,包括:通过负压产生模块,在功率器件开通或关断的过程中,产生负压;通过开通驱动模块,在功率器件的开通过程中通过两个以上驱动模块中开通的驱动模块对功率器件进行驱动;和/或,通过关断驱动模块,在功率器件的关断过程中通过两个以上驱动模块中开通的驱动模块对功率器件进行驱动。
可选地,开通驱动模块,包括:第一驱动模块、第二驱动模块、第三驱动模块;关断驱动模块,包括:第四驱动模块、第五驱动模块、第六驱动模块;负压产生模块,包括:第七驱动模块、第八驱动模块;其中,第一驱动模块的第一端、第二驱动模块的第一端、第三驱动模块的第一端、第七驱动模块的第一端,均连接至单电源;第一驱动模块的第二端、第二驱动模块的第二端、第三驱动模块的第二端,均连接至功率器件的门极;第七驱动模块的第二端,连接至功率器件的发射极;第四驱动模块的第一端、第五驱动模块的第一端、第六驱动模块的第一端,均连接至功率器件的门极;第八驱动模块的第一端,连接至功率器件的发射极;第四驱动模块的第二端、第五驱动模块的第二端、第六驱动模块的第二端、第八驱动模块的第二端,均接地。
可选地,通过控制单元根据功率器件的当前状态生成控制信号,包括:在功率器件的开通过程中,若功率器件的当前状态表明功率器件在开通的初始阶段,则生成第一驱动模块、第二驱动模块、第三驱动模块和第八驱动模块的开通信号,以控制第一驱动模块、第二驱动模块、第三驱动模块和第八驱动模块开通;
在功率器件的开通过程中,若功率器件的当前状态表明功率器件的发射极的电流变化信息大于第一设定信息,则生成第二驱动模块、第三驱动模块的关断信号,以控制第二驱动模块、第三驱动模块关断;在功率器件的开通过程中,若功率器件的当前状态表明功率器件的发射极的电流变化信息达到设定峰值后开始下降并下降到第一设定值后,则生成第二驱动模块、第三驱动模块的开通信号,以控制第二驱动模块、第三驱动模块再开通;和/或,在功率器件的关断过程中,若功率器件的当前状态表明功率器件在关断的初始阶段,则生成第四驱动模块、第五驱动模块、第六驱动模块和第七驱动模块的关断信号,以控制第四驱动模块、第五驱动模块、第六驱动模块和第七驱动模块关断;在功率器件的关断过程中,若功率器件的当前状态表明功率器件的集电极的电压变化信息大于第二设定信息,则生成第五驱动模块、第六驱动模块的关断信号,以控制第五驱动模块、第六驱动模块关断;在功率器件的关断过程中,若功率器件的当前状态表明功率器件的集电极的电压变化信息达到设定峰值后开始下降并下降到第二设定值后,则生成第五驱动模块、第六驱动模块的关断信号,以控制第五驱动模块、第六驱动模块再关断。
本发明的方案,通过检测IGBT在开关过程中所处的状态,控制MOS管的通断来调节IGBT的栅极驱动电阻的大小,以控制IGBT开关时的各个阶段,可以满足大功率IGBT栅极驱动结构,驱动能力强,从而可以增强IGBT驱动电路的驱动能力,可靠驱动IGBT。
进一步,本发明的方案,通过由多个MOS管和驱动电阻组成的IGBT驱动电路,且采用单电源供电,可以简化电源电路、并节约成本。
进一步,本发明的方案,通过由多个MOS管和驱动电阻组成的IGBT驱动电路,检测IGBT在开关过程中所处的状态,控制MOS管的通断来调节IGBT的栅极驱动电阻的大小,可以动态控制驱动电阻,这样可以缩短开关时间、减少开关损耗、抑制电流尖峰和电压尖峰,以优化IGBT的开关过程。
由此,本发明的方案,通过检测IGBT在开关过程中所处的状态,由数字控制器控制MOS管的通断来调节IGBT的栅极驱动电阻的大小,以控制IGBT开关时的各个阶段,解决一些IGBT驱动电路的栅极驱动电阻的阻值固定而影响IGBT驱动电路的驱动能力的问题,如由两个MOS管组成的推挽结构外加固定阻值的单一电阻组成的IGBT驱动电路的驱动能力弱的问题,达到提升IGBT驱动电路的驱动能力的效果。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述,并且,部分地从说明书中变得显而易见,或者通过实施本发明而了解。
下面通过附图和实施例,对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明的驱动装置的一实施例的结构示意图;
图2为一驱动电路的结构示意图;
图3为本发明的驱动电路的一实施例的结构示意图;
图4为本发明的驱动方法的一实施例的流程示意图;
图5为本发明的方法中通过开通检测模块检测功率器件在开通过程中发射极的电流变化信息的一实施例的流程示意图;
图6为本发明的方法中通过关断检测模块检测功率器件在关断过程中集电极的电压变化信息的一实施例的流程示意图;
图7为本发明的方法中根据功率器件在开通过程中的当前状态生成控制信号的一实施例的流程示意图;
图8为本发明的方法中根据功率器件在开通过程中的当前状态生成控制信号的一实施例的流程示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然,所描述的实施例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,都属于本发明保护的范围。
根据本发明的实施例,提供了一种驱动装置。参见图1所示本发明的装置的一实施例的结构示意图。该驱动装置可以包括:检测单元、控制单元和驱动单元。
具体地,检测单元,可以用于在功率器件开通和/或关断的过程中,检测功率器件的当前状态。
在一个可选例子中,检测单元,可以包括:开通检测模块和/或关断检测模块。
具体地,开通检测模块,可以用于检测功率器件在开通过程中发射极的电流变化信息,以将功率器件在开通过程中发射极的电流变化信息作为功率器件在开通过程中的当前状态。
更可选地,开通检测模块,可以包括:第一微分电路和第一比较电路。第一微分电路的输入端连接至功率器件的发射极,第一微分电路的输出端连接至第一比较电路的同相输入端,第一比较电路的反相输入端可以用于输入第一设定信息,第一比较电路的输出端连接至控制单元的第一输入端。
更具体地,第一微分电路,可以用于获取功率器件在开通过程中发射极的电流信息,对发射极的电流信息进行微分处理,并将微分处理得到的第一微分信息输出至第一比较电路的同相输入端。
更具体地,第一比较电路,可以用于将第一微分信息与第一设定信息进行比较,并将比较得到的第一比较结果作为发射极的电流变化信息输出至控制单元的第一输入端。
例如:Ui为比较器,在IGBT开通时,通过di/dt检测和Is进行比较,来给控制电路发送信号,以此来控制MOS管的开通与关断。
具体地,关断检测模块,可以用于检测功率器件在关断过程中集电极的电压变化信息,以将功率器件在关断过程中集电极的电压变化信息作为功率器件在关断过程中的当前状态。
例如:将开通时di/dt和关断时dv/dt作为反馈信号,通过数字控制器来控制多路MOS管的通断,智能化的改变驱动电阻RG,这样大大缩短开关时间、减少开关损耗、抑制了电流尖峰和电压尖峰。
由此,通过将功率器件在开通过程中发射极的电流变化信息作为功率器件在开通过程中的当前状态,将功率器件在关断过程中集电极的电压变化信息作为功率器件在关断过程中的当前状态,可以准确获取功率器件在开通或关断过程中的当前状态,进而有利于基于该当前状态准确判断功率器件所需的驱动能力,实现对功率器件的可靠且稳定驱动。
更可选地,关断检测模块,可以包括:第二微分电路的输入端连接至功率器件的集电极,第二微分电路的输出端连接至第二比较电路的反相输入端,第二比较电路的同相输入端可以用于输入第二设定信息,第二比较电路的输出端连接至控制单元的第二输入端。
更具体地,第二微分电路,可以用于获取功率器件在关断过程中集电极的电压信息,对集电极的电压信息进行微分处理,并将微分处理得到的第二微分信息输出至第二比较电路的反相输入端。
更具体地,第二比较电路,可以用于将第二微分信息与第二设定信息进行比较,并将比较得到的第二比较结果作为集电极的电压变化信息输出至控制单元的第二输入端。
例如:Uv也为比较器,在IGBT关断时,通过dv/dt检测和Vs进行比较,来给控制电路发送信号,以此来控制MOS管的开通与关断。
可见,由比较器和微分电路构成di/dt和dv/dt作为反馈通路。并且都由数字控制器进行控制。该新型大功率IGBT的动态驱动电路,与传统驱动电路相比,大大缩短开关时间、减少开关损耗、抑制了电流尖峰和电压尖峰。并采用单电源供电,简化电源电路并节约设计成本。
由此,通过微分电路和比较电路作为开通、关断的检测模块,结构简单,且可快速且准备地获取开通、关断的过程中的功率器件的当前状态。
具体地,控制单元,可以用于根据功率器件的当前状态生成控制信号。该控制信号,可以用于控制驱动单元的驱动能力,以实现对驱动单元的驱动能力的动态调节。
具体地,驱动单元,可以用于根据控制信号调节自身的驱动能力,以使自身的驱动能力满足功率器件在当前状态下所需要的驱动能力。
例如:新型大功率IGBT的动态驱动电路,通过检测IGBT在开关过程中所处的状态,由数字控制器控制MOS管的通断来调节IGBT的栅极驱动电阻的大小,这样更加精细化的控制IGBT开关时的各个阶段,从而更大程度的优化IGBT的开关过程,缩短开关时间、减少开关损耗、抑制了电流尖峰和电压尖峰。这样,通过动态控制驱动电阻,这样缩短开关时间,减少开关损耗,进而优化IGBT的开关过程。
由此,通过根据功率器件在开通或关断的过程中的当前状态调节驱动单元的驱动能力,可以动态调节驱动能力,实现对功率器件的可靠驱动,还有利于缩短功率器件的开关时间、减少功率器件的开关损耗。
可选地,驱动单元,可以包括:负压产生模块。还可以包括:开通驱动模块和/或关断驱动模块。
具体地,负压产生模块,可以用于在功率器件开通或关断的过程中,产生负压。
具体地,开通驱动模块,可以包括两个以上驱动模块,可以用于在功率器件的开通过程中通过两个以上驱动模块中开通的驱动模块对功率器件进行驱动。
具体地,关断驱动模块,可以包括两个以上驱动模块,可以用于在功率器件的关断过程中通过两个以上驱动模块中开通的驱动模块对功率器件进行驱动。
由此,通过负压产生模块结合开通驱动模块、关断驱动模块,可以实现对功率器件开通或关断过程中驱动能力的灵活调节,实现可靠且安全地驱动。
更可选地,开通驱动模块,可以包括:第一驱动模块、第二驱动模块、第三驱动模块。关断驱动模块,可以包括:第四驱动模块、第五驱动模块、第六驱动模块。负压产生模块,可以包括:第七驱动模块、第八驱动模块。
更具体地,第一驱动模块的第一端、第二驱动模块的第一端、第三驱动模块的第一端、第七驱动模块的第一端,均连接至单电源;第一驱动模块的第二端、第二驱动模块的第二端、第三驱动模块的第二端,均连接至功率器件的门极;第七驱动模块的第二端,连接至功率器件的发射极。其中,功率器件的门极,即功率器件的栅极。
更具体地,第四驱动模块的第一端、第五驱动模块的第一端、第六驱动模块的第一端,均连接至功率器件的门极;第八驱动模块的第一端,连接至功率器件的发射极;第四驱动模块的第二端、第五驱动模块的第二端、第六驱动模块的第二端、第八驱动模块的第二端,均接地。
由此,通过第一至第八驱动模块,构成负压产生模块、开通驱动模块和关断驱动模块,可以实现对功率器件开通或关断过程中驱动能力的灵活调节,实现可靠且安全地驱动。
更进一步可选地,第一至第八驱动模块中,每个驱动模块,可以包括:开关管和驱动电阻。在每个驱动模块中,开关管的第一连接端作为每个驱动模块的第一端,开关管的第二连接端连接至驱动电阻的第一连接端,驱动电阻的第二连接端作为每个驱动模块的第二端;开关管的控制端连接至控制单元。
例如:G1~G8为MOS管,通过其开通关断来改变驱动电阻阻值。由8个MOS管组成且各连接一个驱动电阻,再通过+15V单电源供电作为驱动主结构。电阻为栅极驱动电阻,通过串并联来改变其阻值。数字控制器通过接收比较器的信号,来控制MOS管的,这样通过改变IGBT开通和关断过程中栅极驱动电阻的阻值,优化IGBT的开关过程,大大缩短开关时间、减少开关损耗、抑制了电流尖峰和电压尖峰。另外,采用单电源供电,可以简化电路结构并节约设计成本。其中,因G7、G8是为了产生负压的。可根据功率适当增加或者减少G1~G6的个数;根据IGBT需要的驱动电流的大小来决定G1~G6的个数。
由此,通过开关管和驱动电阻构成驱动模块,结构简单,且控制方便简便、可靠。
在一个可选具体例子中,控制单元根据功率器件的当前状态生成控制信号,可以包括:根据功率器件在开通过程中的当前状态生成控制信号的第一控制过程,具体可以包括:
第一、在功率器件的开通过程中,若功率器件的当前状态表明功率器件在开通的初始阶段,则生成第一驱动模块、第二驱动模块、第三驱动模块和第八驱动模块的开通信号,以控制第一驱动模块、第二驱动模块、第三驱动模块和第八驱动模块开通。例如:在IGBT开通时,初始阶段只有Vge变化,数字控制器控制G1、G2、G3、G8开通,因需要使用较小的栅极驱动电阻RG对IGBT的栅极电容充电,来减小开通时间,并在栅极和发射极之间产生+15V。
第二、在功率器件的开通过程中,若功率器件的当前状态表明功率器件的发射极的电流变化信息大于第一设定信息,则生成第二驱动模块、第三驱动模块的关断信号,以控制第二驱动模块、第三驱动模块关断。例如:当Ic从零开始增大时,di/dt也不断增加,但过大的di/dt会引起很大的开通峰值电流而损坏续流二极管。而本发明的方案中设定一个比额定值略低的阈值Is,当di/dt大于阈值Is时,数字控制器控制G2和G3关断,使驱动电阻变大来降低di/dt,从而可以减小开通峰值电流。
第三、在功率器件的开通过程中,若功率器件的当前状态表明功率器件的发射极的电流变化信息达到设定峰值后开始下降并下降到第一设定值后,则生成第二驱动模块、第三驱动模块的开通信号,以控制第二驱动模块、第三驱动模块再开通。例如:当Ic到达最大值并开始下降时,di/dt也从零开始减小,这时数字控制器又控制G2和G3都开通,使Vge加速达到最终稳定值+15V。
在一个可选具体例子中,控制单元根据功率器件的当前状态生成控制信号,还可以包括:根据功率器件在开通过程中的当前状态生成控制信号的第二控制过程,具体可以包括:
第四、在功率器件的关断过程中,若功率器件的当前状态表明功率器件在关断的初始阶段,则生成第四驱动模块、第五驱动模块、第六驱动模块和第七驱动模块的关断信号,以控制第四驱动模块、第五驱动模块、第六驱动模块和第七驱动模块关断。例如:在IGBT关断时,初始阶段只有Vge变化,数字控制器控制G4、G5、G6、G7开通,因需要使用一个最小的栅极关断电阻RG对IGBT的栅极电容放电,缩短Vge下降到米勒电压的时间,并在在栅极和发射极之间产生-15V。
第五、在功率器件的关断过程中,若功率器件的当前状态表明功率器件的集电极的电压变化信息大于第二设定信息,则生成第五驱动模块、第六驱动模块的关断信号,以控制第五驱动模块、第六驱动模块关断。例如:当Vce开始退出饱和区时,dv/dt也不断增加,过高的dv/dt可能导致IGBT的损坏,本发明设定一个比额定值略低的阈值Vs,当dv/dt大于Vs时,数字控制器控制G4和G5关断,使驱动电阻变大从而抑制dv/dt,防止IGBT的损坏。
第六、在功率器件的关断过程中,若功率器件的当前状态表明功率器件的集电极的电压变化信息达到设定峰值后开始下降并下降到第二设定值后,则生成第五驱动模块、第六驱动模块的关断信号,以控制第五驱动模块、第六驱动模块再关断。例如:当dv/dt降为零后,再次控制G4和G5开通,使驱动电阻变大,加速电荷的抽取,缩短IGBT的关断时间,从而减小开关损耗。
由此,通过负压产生模块结合开通驱动模块、关断驱动模块,可以实现对功率器件开通或关断过程中驱动能力的灵活调节,不仅大大缩短开关时间、减少开关损耗、抑制了电流尖峰和电压尖峰,还节能、且驱动能力强。
经大量的试验验证,采用本发明的技术方案,通过检测IGBT在开关过程中所处的状态,控制MOS管的通断来调节IGBT的栅极驱动电阻的大小,以控制IGBT开关时的各个阶段,可以满足大功率IGBT栅极驱动结构,驱动能力强,从而可以增强IGBT驱动电路的驱动能力,可靠驱动IGBT。
根据本发明的实施例,还提供了对应于驱动装置的一种功率器件。该功率器件可以包括:以上所述的驱动装置。
在一个可选实施方式中,本发明的方案,提供一种新型大功率IGBT的动态驱动电路,通过检测IGBT在开关过程中所处的状态,由数字控制器控制MOS管的通断来调节IGBT的栅极驱动电阻的大小,这样更加精细化的控制IGBT开关时的各个阶段,从而更大程度的优化IGBT的开关过程,缩短开关时间、减少开关损耗、抑制了电流尖峰和电压尖峰。这样,通过动态控制驱动电阻,这样缩短开关时间,减少开关损耗,进而优化IGBT的开关过程。
其中,本发明的方案中,该大功率IGBT的动态驱动电路的驱动结构,由多个MOS管和驱动电阻组成,故可以满足大功率IGBT栅极驱动结构耐受高功率的设计要求。
在一个可选具体实施方式中,可以参见图2和图3所示的例子,对本发明的方案的具体实现过程进行示例性说明。
如图2所示,一些IGBT驱动电路通常由两个MOS管组成的推挽结构外加固定阻值的单一电阻组成。该IGBT驱动电路,因采用固定阻值的栅极驱动电阻,若栅极驱动电阻过小,则集电极电流上升率变大,将导致较大的开通电流尖峰,从而影响续流二极管的安全。若栅极开通电阻过大,则开关时间就会增加,从而产生较大的开关损耗,因此选择合适的驱动电阻至关重要。
而本发明的方案所设计的驱动结构,改变了传统的固定单一阻值的栅极结构。本发明的方案提出的一种新型大功率IGBT的动态驱动电路,将开通时di/dt和关断时dv/dt作为反馈信号,通过数字控制器来控制多路MOS管的通断,智能化的改变驱动电阻RG,这样大大缩短开关时间、减少开关损耗、抑制了电流尖峰和电压尖峰。
图3为本发明的驱动电路的一实施例的结构示意图。图3中,G1~G8为MOS管,Uv、Ui为比较器。
图3中,G1~G8为MOS管,通过其开通关断来改变驱动电阻阻值。由8个MOS管组成且各连接一个驱动电阻,再通过+15V单电源供电作为驱动主结构。电阻为栅极驱动电阻,通过串并联来改变其阻值。传统驱动电路都有正、负两路驱动电源,但本发明的方案采用单电源供电,可以简化电路结构并节约设计成本。
其中,因G7、G8是为了产生负压的。可根据功率适当增加或者减少G1~G6的个数。根据IGBT需要的驱动电流的大小来决定G1~G6的个数。
图3中,Ui为比较器,在IGBT开通时,通过di/dt检测和Is进行比较,来给控制电路发送信号,以此来控制MOS管的开通与关断。Uv也为比较器,在IGBT关断时,通过dv/dt检测和Vs进行比较,来给控制电路发送信号,以此来控制MOS管的开通与关断。这样通过改变IGBT开通和关断过程中栅极驱动电阻的阻值,优化IGBT的开关过程,大大缩短开关时间、减少开关损耗、抑制了电流尖峰和电压尖峰。数字控制器通过接收比较器的信号,来控制MOS管的。
如图3所示,由比较器和微分电路构成di/dt和dv/dt作为反馈通路;并且都由数字控制器进行控制。该新型大功率IGBT的动态驱动电路,与传统驱动电路相比,大大缩短开关时间、减少开关损耗、抑制了电流尖峰和电压尖峰;并采用单电源供电,简化电源电路并节约设计成本。
在一个可选具体例子中,在IGBT开通时,初始阶段只有Vge变化,数字控制器控制G1、G2、G3、G8开通,因需要使用较小的栅极驱动电阻RG对IGBT的栅极电容充电,来减小开通时间,并在栅极和发射极之间产生+15V。
进一步,当Ic从零开始增大时,di/dt也不断增加,但过大的di/dt会引起很大的开通峰值电流而损坏续流二极管。而本发明的方案中设定一个比额定值略低的阈值Is,当di/dt大于阈值Is时,数字控制器控制G2和G3关断,使驱动电阻变大来降低di/dt,从而可以减小开通峰值电流。
再进一步,当Ic到达最大值并开始下降时,di/dt也从零开始减小,这时数字控制器又控制G2和G3都开通,使Vge加速达到最终稳定值+15V。
在一个可选具体例子中,在IGBT关断时,初始阶段只有Vge变化,数字控制器控制G4、G5、G6、G7开通,因需要使用一个最小的栅极关断电阻RG对IGBT的栅极电容放电,缩短Vge下降到米勒电压的时间,并在在栅极和发射极之间产生-15V。
进一步,当Vce开始退出饱和区时,dv/dt也不断增加,过高的dv/dt可能导致IGBT的损坏,本发明设定一个比额定值略低的阈值Vs,当dv/dt大于Vs时,数字控制器控制G4和G5关断,使驱动电阻变大从而抑制dv/dt,防止IGBT的损坏。
再进一步,当dv/dt降为零后,再次控制G4和G5开通,使驱动电阻变大,加速电荷的抽取,缩短IGBT的关断时间,从而减小开关损耗。
可见,本发明的方案设计的动态驱动电路不仅大大缩短开关时间、减少开关损耗、抑制了电流尖峰和电压尖峰,而且采用单电源供电,简化电路结构并节约设计成本;同时满足大功率IGBT栅极驱动结构耐受高功率的设计要求。
由于本实施例的功率器件所实现的处理及功能基本相应于前述图1所示的装置的实施例、原理和实例,故本实施例的描述中未详尽之处,可以参见前述实施例中的相关说明,在此不做赘述。
经大量的试验验证,采用本发明的技术方案,通过由多个MOS管和驱动电阻组成的IGBT驱动电路,且采用单电源供电,可以简化电源电路、并节约成本。
根据本发明的实施例,还提供了对应于功率器件的一种功率器件的驱动方法,如图4所示本发明的方法的一实施例的流程示意图。该功率器件的驱动方法可以包括:步骤S110至步骤S130。
在步骤S110处,通过检测单元,在功率器件开通和/或关断的过程中,检测功率器件的当前状态。
可选地,步骤S110中通过检测单元检测功率器件的当前状态,可以包括:开通检测过程、和/或关断检测过程。
具体地,开通检测过程,可以包括:通过开通检测模块,检测功率器件在开通过程中发射极的电流变化信息,以将功率器件在开通过程中发射极的电流变化信息作为功率器件在开通过程中的当前状态。
更可选地,可以结合图5所示本发明的方法中通过开通检测模块检测功率器件在开通过程中发射极的电流变化信息的一实施例流程示意图,进一步说明通过开通检测模块检测功率器件在开通过程中发射极的电流变化信息的具体过程,可以包括:步骤S210和步骤S220。
步骤S210,通过第一微分电路,获取功率器件在开通过程中发射极的电流信息,对发射极的电流信息进行微分处理,并将微分处理得到的第一微分信息输出至第一比较电路的同相输入端。
步骤S220,通过第一比较电路,将第一微分信息与第一设定信息进行比较,并将比较得到的第一比较结果作为发射极的电流变化信息输出至控制单元的第一输入端。
例如:Ui为比较器,在IGBT开通时,通过di/dt检测和Is进行比较,来给控制电路发送信号,以此来控制MOS管的开通与关断。
具体地,关断检测过程,可以包括:通过关断检测模块,检测功率器件在关断过程中集电极的电压变化信息,以将功率器件在关断过程中集电极的电压变化信息作为功率器件在关断过程中的当前状态。
例如:将开通时di/dt和关断时dv/dt作为反馈信号,通过数字控制器来控制多路MOS管的通断,智能化的改变驱动电阻RG,这样大大缩短开关时间、减少开关损耗、抑制了电流尖峰和电压尖峰。
由此,通过将功率器件在开通过程中发射极的电流变化信息作为功率器件在开通过程中的当前状态,将功率器件在关断过程中集电极的电压变化信息作为功率器件在关断过程中的当前状态,可以准确获取功率器件在开通或关断过程中的当前状态,进而有利于基于该当前状态准确判断功率器件所需的驱动能力,实现对功率器件的可靠且稳定驱动。
更可选地,可以结合图6所示本发明的方法中通过关断检测模块检测功率器件在关断过程中集电极的电压变化信息的一实施例流程示意图,进一步说明通过关断检测模块检测功率器件在关断过程中集电极的电压变化信息的具体过程,可以包括:步骤S310和步骤S320。
步骤S310,通过第二微分电路,获取功率器件在关断过程中集电极的电压信息,对集电极的电压信息进行微分处理,并将微分处理得到的第二微分信息输出至第二比较电路的反相输入端。
步骤S320,通过第二比较电路,将第二微分信息与第二设定信息进行比较,并将比较得到的第二比较结果作为集电极的电压变化信息输出至控制单元的第二输入端。
例如:Uv也为比较器,在IGBT关断时,通过dv/dt检测和Vs进行比较,来给控制电路发送信号,以此来控制MOS管的开通与关断。
可见,由比较器和微分电路构成di/dt和dv/dt作为反馈通路。并且都由数字控制器进行控制。该新型大功率IGBT的动态驱动电路,与传统驱动电路相比,大大缩短开关时间、减少开关损耗、抑制了电流尖峰和电压尖峰。并采用单电源供电,简化电源电路并节约设计成本。
由此,通过微分电路和比较电路作为开通、关断的检测模块,结构简单,且可快速且准备地获取开通、关断的过程中的功率器件的当前状态。
在步骤S120处,通过控制单元,根据功率器件的当前状态生成控制信号。该控制信号,可以用于控制驱动单元的驱动能力,以实现对驱动单元的驱动能力的动态调节。
在步骤S130处,通过驱动单元,根据控制信号调节自身的驱动能力,以使自身的驱动能力满足功率器件在当前状态下所需要的驱动能力。
例如:新型大功率IGBT的动态驱动电路,通过检测IGBT在开关过程中所处的状态,由数字控制器控制MOS管的通断来调节IGBT的栅极驱动电阻的大小,这样更加精细化的控制IGBT开关时的各个阶段,从而更大程度的优化IGBT的开关过程,缩短开关时间、减少开关损耗、抑制了电流尖峰和电压尖峰。这样,通过动态控制驱动电阻,这样缩短开关时间,减少开关损耗,进而优化IGBT的开关过程。
由此,通过根据功率器件在开通或关断的过程中的当前状态调节驱动单元的驱动能力,可以动态调节驱动能力,实现对功率器件的可靠驱动,还有利于缩短功率器件的开关时间、减少功率器件的开关损耗。
可选地,通过驱动单元根据控制信号调节自身的驱动能力,可以包括:通过负压产生模块,在功率器件开通或关断的过程中,产生负压。
可选地,通过驱动单元根据控制信号调节自身的驱动能力,还可以包括:通过开通驱动模块,在功率器件的开通过程中通过两个以上驱动模块中开通的驱动模块对功率器件进行驱动;和/或,通过关断驱动模块,在功率器件的关断过程中通过两个以上驱动模块中开通的驱动模块对功率器件进行驱动。
由此,通过负压产生模块结合开通驱动模块、关断驱动模块,可以实现对功率器件开通或关断过程中驱动能力的灵活调节,实现可靠且安全地驱动。
更可选地,开通驱动模块,可以包括:第一驱动模块、第二驱动模块、第三驱动模块。关断驱动模块,可以包括:第四驱动模块、第五驱动模块、第六驱动模块。负压产生模块,可以包括:第七驱动模块、第八驱动模块。
其中,第一驱动模块的第一端、第二驱动模块的第一端、第三驱动模块的第一端、第七驱动模块的第一端,均连接至单电源;第一驱动模块的第二端、第二驱动模块的第二端、第三驱动模块的第二端,均连接至功率器件的门极;第七驱动模块的第二端,连接至功率器件的发射极。功率器件的门极,即功率器件的栅极。第四驱动模块的第一端、第五驱动模块的第一端、第六驱动模块的第一端,均连接至功率器件的门极;第八驱动模块的第一端,连接至功率器件的发射极。第四驱动模块的第二端、第五驱动模块的第二端、第六驱动模块的第二端、第八驱动模块的第二端,均接地。
由此,通过第一至第八驱动模块,构成负压产生模块、开通驱动模块和关断驱动模块,可以实现对功率器件开通或关断过程中驱动能力的灵活调节,实现可靠且安全地驱动。
在一个可选具体例子中,通过控制单元根据功率器件的当前状态生成控制信号,可以包括:根据功率器件在开通过程中的当前状态生成控制信号的第一控制过程。
下面结合图7所示本发明的方法中根据功率器件在开通过程中的当前状态生成控制信号的一实施例流程示意图,进一步说明根据功率器件在开通过程中的当前状态生成控制信号的具体过程,可以包括:步骤S410至步骤S430。
步骤S410,在功率器件的开通过程中,若功率器件的当前状态表明功率器件在开通的初始阶段,则生成第一驱动模块、第二驱动模块、第三驱动模块和第八驱动模块的开通信号,以控制第一驱动模块、第二驱动模块、第三驱动模块和第八驱动模块开通。例如:在IGBT开通时,初始阶段只有Vge变化,数字控制器控制G1、G2、G3、G8开通,因需要使用较小的栅极驱动电阻RG对IGBT的栅极电容充电,来减小开通时间,并在栅极和发射极之间产生+15V。
步骤S420,在功率器件的开通过程中,若功率器件的当前状态表明功率器件的发射极的电流变化信息大于第一设定信息,则生成第二驱动模块、第三驱动模块的关断信号,以控制第二驱动模块、第三驱动模块关断。例如:当Ic从零开始增大时,di/dt也不断增加,但过大的di/dt会引起很大的开通峰值电流而损坏续流二极管。而本发明的方案中设定一个比额定值略低的阈值Is,当di/dt大于阈值Is时,数字控制器控制G2和G3关断,使驱动电阻变大来降低di/dt,从而可以减小开通峰值电流。
步骤S430,在功率器件的开通过程中,若功率器件的当前状态表明功率器件的发射极的电流变化信息达到设定峰值后开始下降并下降到第一设定值后,则生成第二驱动模块、第三驱动模块的开通信号,以控制第二驱动模块、第三驱动模块再开通。例如:当Ic到达最大值并开始下降时,di/dt也从零开始减小,这时数字控制器又控制G2和G3都开通,使Vge加速达到最终稳定值+15V。
在一个可选具体例子中,步骤S120中控制单元根据功率器件的当前状态生成控制信号,还可以包括:根据功率器件在开通过程中的当前状态生成控制信号的第二控制过程,可以包括:步骤S510至步骤S530。
下面结合图8所示本发明的方法中根据功率器件在开通过程中的当前状态生成控制信号的一实施例流程示意图,进一步说明根据功率器件在开通过程中的当前状态生成控制信号的具体过程。
步骤S510,在功率器件的关断过程中,若功率器件的当前状态表明功率器件在关断的初始阶段,则生成第四驱动模块、第五驱动模块、第六驱动模块和第七驱动模块的关断信号,以控制第四驱动模块、第五驱动模块、第六驱动模块和第七驱动模块关断。例如:在IGBT关断时,初始阶段只有Vge变化,数字控制器控制G4、G5、G6、G7开通,因需要使用一个最小的栅极关断电阻RG对IGBT的栅极电容放电,缩短Vge下降到米勒电压的时间,并在在栅极和发射极之间产生-15V。
步骤S520,在功率器件的关断过程中,若功率器件的当前状态表明功率器件的集电极的电压变化信息大于第二设定信息,则生成第五驱动模块、第六驱动模块的关断信号,以控制第五驱动模块、第六驱动模块关断。例如:当Vce开始退出饱和区时,dv/dt也不断增加,过高的dv/dt可能导致IGBT的损坏,本发明设定一个比额定值略低的阈值Vs,当dv/dt大于Vs时,数字控制器控制G4和G5关断,使驱动电阻变大从而抑制dv/dt,防止IGBT的损坏。
步骤S530,在功率器件的关断过程中,若功率器件的当前状态表明功率器件的集电极的电压变化信息达到设定峰值后开始下降并下降到第二设定值后,则生成第五驱动模块、第六驱动模块的关断信号,以控制第五驱动模块、第六驱动模块再关断。例如:当dv/dt降为零后,再次控制G4和G5开通,使驱动电阻变大,加速电荷的抽取,缩短IGBT的关断时间,从而减小开关损耗。
由此,通过负压产生模块结合开通驱动模块、关断驱动模块,可以实现对功率器件开通或关断过程中驱动能力的灵活调节,不仅大大缩短开关时间、减少开关损耗、抑制了电流尖峰和电压尖峰,还节能、且驱动能力强。
由于本实施例的方法所实现的处理及功能基本相应于前述功率器件的实施例、原理和实例,故本实施例的描述中未详尽之处,可以参见前述实施例中的相关说明,在此不做赘述。
经大量的试验验证,采用本实施例的技术方案,通过由多个MOS管和驱动电阻组成的IGBT驱动电路,检测IGBT在开关过程中所处的状态,控制MOS管的通断来调节IGBT的栅极驱动电阻的大小,可以动态控制驱动电阻,这样可以缩短开关时间、减少开关损耗、抑制电流尖峰和电压尖峰,以优化IGBT的开关过程。
综上,本领域技术人员容易理解的是,在不冲突的前提下,上述各有利方式可以自由地组合、叠加。
以上所述仅为本发明的实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (14)

1.一种驱动装置,其特征在于,包括:检测单元、控制单元和驱动单元;其中,
检测单元,用于在功率器件开通和/或关断的过程中,检测功率器件的当前状态;
控制单元,用于根据功率器件的当前状态生成控制信号;该控制信号,用于控制驱动单元的驱动能力;
驱动单元,用于根据控制信号调节自身的驱动能力,以使自身的驱动能力满足功率器件在当前状态下所需要的驱动能力。
2.根据权利要求1所述的驱动装置,其特征在于,检测单元,包括:开通检测模块和/或关断检测模块;其中,
开通检测模块,用于检测功率器件在开通过程中发射极的电流变化信息,以将功率器件在开通过程中发射极的电流变化信息作为功率器件在开通过程中的当前状态;和/或,
关断检测模块,用于检测功率器件在关断过程中集电极的电压变化信息,以将功率器件在关断过程中集电极的电压变化信息作为功率器件在关断过程中的当前状态。
3.根据权利要求2所述的驱动装置,其特征在于,开通检测模块,包括:第一微分电路和第一比较电路;其中,
第一微分电路,用于获取功率器件在开通过程中发射极的电流信息,对发射极的电流信息进行微分处理,并将微分处理得到的第一微分信息输出至第一比较电路的同相输入端;
第一比较电路,用于将第一微分信息与第一设定信息进行比较,并将比较得到的第一比较结果作为发射极的电流变化信息输出至控制单元的第一输入端;
和/或,
关断检测模块,包括:其中,
第二微分电路,用于获取功率器件在关断过程中集电极的电压信息,对集电极的电压信息进行微分处理,并将微分处理得到的第二微分信息输出至第二比较电路的反相输入端;
第二比较电路,用于将第二微分信息与第二设定信息进行比较,并将比较得到的第二比较结果作为集电极的电压变化信息输出至控制单元的第二输入端。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的驱动装置,其特征在于,驱动单元,包括:负压产生模块;还包括:开通驱动模块和/或关断驱动模块;其中,
负压产生模块,用于在功率器件开通或关断的过程中,产生负压;
开通驱动模块,包括两个以上驱动模块,用于在功率器件的开通过程中通过两个以上驱动模块中开通的驱动模块对功率器件进行驱动;和/或,
关断驱动模块,包括两个以上驱动模块,用于在功率器件的关断过程中通过两个以上驱动模块中开通的驱动模块对功率器件进行驱动。
5.根据权利要求4所述的驱动装置,其特征在于,开通驱动模块,包括:第一驱动模块、第二驱动模块、第三驱动模块;关断驱动模块,包括:第四驱动模块、第五驱动模块、第六驱动模块;负压产生模块,包括:第七驱动模块、第八驱动模块;其中,
第一驱动模块的第一端、第二驱动模块的第一端、第三驱动模块的第一端、第七驱动模块的第一端,均连接至单电源;第一驱动模块的第二端、第二驱动模块的第二端、第三驱动模块的第二端,均连接至功率器件的门极;第七驱动模块的第二端,连接至功率器件的发射极;
第四驱动模块的第一端、第五驱动模块的第一端、第六驱动模块的第一端,均连接至功率器件的门极;第八驱动模块的第一端,连接至功率器件的发射极;第四驱动模块的第二端、第五驱动模块的第二端、第六驱动模块的第二端、第八驱动模块的第二端,均接地。
6.根据权利要求5所述的驱动装置,其特征在于,第一至第八驱动模块中,每个驱动模块,包括:开关管和驱动电阻;
在每个驱动模块中,开关管的第一连接端作为每个驱动模块的第一端,开关管的第二连接端连接至驱动电阻的第一连接端,驱动电阻的第二连接端作为每个驱动模块的第二端;开关管的控制端连接至控制单元。
7.根据权利要求6所述的驱动装置,其特征在于,控制单元根据功率器件的当前状态生成控制信号,包括:
在功率器件的开通过程中,若功率器件的当前状态表明功率器件在开通的初始阶段,则生成第一驱动模块、第二驱动模块、第三驱动模块和第八驱动模块的开通信号,以控制第一驱动模块、第二驱动模块、第三驱动模块和第八驱动模块开通;
在功率器件的开通过程中,若功率器件的当前状态表明功率器件的发射极的电流变化信息大于第一设定信息,则生成第二驱动模块、第三驱动模块的关断信号,以控制第二驱动模块、第三驱动模块关断;
在功率器件的开通过程中,若功率器件的当前状态表明功率器件的发射极的电流变化信息达到设定峰值后开始下降并下降到第一设定值后,则生成第二驱动模块、第三驱动模块的开通信号,以控制第二驱动模块、第三驱动模块再开通;
和/或,
在功率器件的关断过程中,若功率器件的当前状态表明功率器件在关断的初始阶段,则生成第四驱动模块、第五驱动模块、第六驱动模块和第七驱动模块的关断信号,以控制第四驱动模块、第五驱动模块、第六驱动模块和第七驱动模块关断;
在功率器件的关断过程中,若功率器件的当前状态表明功率器件的集电极的电压变化信息大于第二设定信息,则生成第五驱动模块、第六驱动模块的关断信号,以控制第五驱动模块、第六驱动模块关断;
在功率器件的关断过程中,若功率器件的当前状态表明功率器件的集电极的电压变化信息达到设定峰值后开始下降并下降到第二设定值后,则生成第五驱动模块、第六驱动模块的关断信号,以控制第五驱动模块、第六驱动模块再关断。
8.一种功率器件,其特征在于,包括:如权利要求1-7任一所述的驱动装置。
9.一种如权利要求8所述的功率器件的驱动方法,其特征在于,包括:
通过检测单元,在功率器件开通和/或关断的过程中,检测功率器件的当前状态;
通过控制单元,根据功率器件的当前状态生成控制信号;该控制信号,用于控制驱动单元的驱动能力;
通过驱动单元,根据控制信号调节自身的驱动能力,以使自身的驱动能力满足功率器件在当前状态下所需要的驱动能力。
10.根据权利要求9所述的驱动方法,其特征在于,通过检测单元检测功率器件的当前状态,包括:
通过开通检测模块,检测功率器件在开通过程中发射极的电流变化信息,以将功率器件在开通过程中发射极的电流变化信息作为功率器件在开通过程中的当前状态;和/或,
通过关断检测模块,检测功率器件在关断过程中集电极的电压变化信息,以将功率器件在关断过程中集电极的电压变化信息作为功率器件在关断过程中的当前状态。
11.根据权利要求10所述的驱动方法,其特征在于,通过开通检测模块检测功率器件在开通过程中发射极的电流变化信息,包括:
通过第一微分电路,获取功率器件在开通过程中发射极的电流信息,对发射极的电流信息进行微分处理,并将微分处理得到的第一微分信息输出至第一比较电路的同相输入端;
通过第一比较电路,将第一微分信息与第一设定信息进行比较,并将比较得到的第一比较结果作为发射极的电流变化信息输出至控制单元的第一输入端;
和/或,
通过关断检测模块检测功率器件在关断过程中集电极的电压变化信息,包括:
通过第二微分电路,获取功率器件在关断过程中集电极的电压信息,对集电极的电压信息进行微分处理,并将微分处理得到的第二微分信息输出至第二比较电路的反相输入端;
通过第二比较电路,将第二微分信息与第二设定信息进行比较,并将比较得到的第二比较结果作为集电极的电压变化信息输出至控制单元的第二输入端。
12.根据权利要求9至11中任一项所述的驱动方法,其特征在于,通过驱动单元根据控制信号调节自身的驱动能力,包括:
通过负压产生模块,在功率器件开通或关断的过程中,产生负压;
通过开通驱动模块,在功率器件的开通过程中通过两个以上驱动模块中开通的驱动模块对功率器件进行驱动;和/或,
通过关断驱动模块,在功率器件的关断过程中通过两个以上驱动模块中开通的驱动模块对功率器件进行驱动。
13.根据权利要求12所述的驱动方法,其特征在于,开通驱动模块,包括:第一驱动模块、第二驱动模块、第三驱动模块;关断驱动模块,包括:第四驱动模块、第五驱动模块、第六驱动模块;负压产生模块,包括:第七驱动模块、第八驱动模块;其中,
第一驱动模块的第一端、第二驱动模块的第一端、第三驱动模块的第一端、第七驱动模块的第一端,均连接至单电源;第一驱动模块的第二端、第二驱动模块的第二端、第三驱动模块的第二端,均连接至功率器件的门极;第七驱动模块的第二端,连接至功率器件的发射极;
第四驱动模块的第一端、第五驱动模块的第一端、第六驱动模块的第一端,均连接至功率器件的门极;第八驱动模块的第一端,连接至功率器件的发射极;第四驱动模块的第二端、第五驱动模块的第二端、第六驱动模块的第二端、第八驱动模块的第二端,均接地。
14.根据权利要求13所述的驱动方法,其特征在于,通过控制单元根据功率器件的当前状态生成控制信号,包括:
在功率器件的开通过程中,若功率器件的当前状态表明功率器件在开通的初始阶段,则生成第一驱动模块、第二驱动模块、第三驱动模块和第八驱动模块的开通信号,以控制第一驱动模块、第二驱动模块、第三驱动模块和第八驱动模块开通;
在功率器件的开通过程中,若功率器件的当前状态表明功率器件的发射极的电流变化信息大于第一设定信息,则生成第二驱动模块、第三驱动模块的关断信号,以控制第二驱动模块、第三驱动模块关断;
在功率器件的开通过程中,若功率器件的当前状态表明功率器件的发射极的电流变化信息达到设定峰值后开始下降并下降到第一设定值后,则生成第二驱动模块、第三驱动模块的开通信号,以控制第二驱动模块、第三驱动模块再开通;
和/或,
在功率器件的关断过程中,若功率器件的当前状态表明功率器件在关断的初始阶段,则生成第四驱动模块、第五驱动模块、第六驱动模块和第七驱动模块的关断信号,以控制第四驱动模块、第五驱动模块、第六驱动模块和第七驱动模块关断;
在功率器件的关断过程中,若功率器件的当前状态表明功率器件的集电极的电压变化信息大于第二设定信息,则生成第五驱动模块、第六驱动模块的关断信号,以控制第五驱动模块、第六驱动模块关断;
在功率器件的关断过程中,若功率器件的当前状态表明功率器件的集电极的电压变化信息达到设定峰值后开始下降并下降到第二设定值后,则生成第五驱动模块、第六驱动模块的关断信号,以控制第五驱动模块、第六驱动模块再关断。
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