CN204304771U - 一种并联igbt驱动电路 - Google Patents

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王剑国
支艳平
王峰
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Abstract

一种并联IGBT驱动电路，属于太阳能逆变器技术领域。包括驱动芯片U1、PWM控制电路、第一门极驱动电阻电路以及第二门极驱动电阻电路，驱动芯片U1的输入端A连接所述的PWM控制电路，第一门极驱动电阻电路的输入端和第二门极驱动电阻电路的输入端共同连接所述的驱动芯片U1的输出端OUT，第一门极驱动电阻电路的输出端连接第一绝缘栅双极晶体管IGBT1的门极G1，第二门极驱动电阻电路的输出端连接第二绝缘栅双极晶体管IGBT2的门极G2。优点：能解决因驱动芯片的个体差异而带来的不均流问题，降低IGBT的损坏率，同时还可以降低IGBT的导通损耗和开关损耗；节省了一驱动芯片，成本节约；使用安全性和可靠性高。

Description

一种并联IGBT驱动电路
技术领域
本实用新型属于太阳能逆变器技术领域，具体涉及一种并联IGBT驱动电路。
背景技术
太阳能逆变器中，IGBT（英文全称为：Insulated Gate Bipolar Transistor；中文名称为：绝缘栅双极晶体管）并联技术应用广泛，然而在实现IGBT并联时需要解决的关键性技术问题是均流和损耗。当并联的两个IGBT不均流，即一路IGBT中的电流很大，而另一路IGBT中的电流很小时，电路总损耗将大大高于两路电流相同时的损耗。另外，IGBT的损耗主要包括导通损耗和开关损耗，导通损耗和开关损耗的大小与通过IGBT的电流大小有关，当流过IGBT的电流越小时损耗越小。
现有技术中对于并联IGBT的驱动，普遍采用的手段是由两块驱动芯片分别驱动两个IGBT，每一驱动芯片在前级连接一PWM控制信号。但上述手段在实际应用时存在缺陷：驱动芯片由于自身存在的个体差异性，输出的驱动信号不一致，引起两个IGBT开通和关断不同步，这样会使两个IGBT因不均流而导致总损耗增加；这种情况下的IGBT也极易受到损坏；另外，还需要保证两PWM控制信号具有很高的同步性。
    鉴于上述已有技术，有必要对现有的并联IGBT驱动电路的结构加以改进，为此，本申请人作了有益的设计，下面将要介绍的技术方案便是在这种背景下产生的。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种并联IGBT驱动电路，能解决因驱动芯片的个体差异而带来的不均流问题，降低IGBT的损坏率，同时还可以降低IGBT的导通损耗和开关损耗。
    本实用新型的目的是这样来达到的，一种并联IGBT驱动电路，其特征在于：包括驱动芯片U1、PWM控制电路、第一门极驱动电阻电路以及第二门极驱动电阻电路，所述的驱动芯片U1的输入端A连接所述的PWM控制电路，所述的第一门极驱动电阻电路的输入端和第二门极驱动电阻电路的输入端共同连接所述的驱动芯片U1的输出端OUT，第一门极驱动电阻电路的输出端连接第一绝缘栅双极晶体管IGBT1的门极G1，第二门极驱动电阻电路的输出端连接第二绝缘栅双极晶体管IGBT2的门极G2。
在本实用新型的一个具体的实施例中，所述的驱动电路还包括第一二极管D1和第二二极管D2，所述的第一二极管D1的负极和第二二极管D2的负极共同连接所述的驱动芯片U1的电源正端Vcc，第一二极管D1的正极连接第一绝缘栅双极晶体管IGBT1的门极G1，第二二极管D2的正极连接第二绝缘栅双极晶体管IGBT2的门极G2。
在本实用新型的另一个具体的实施例中，所述的驱动电路还包括第一滤波吸收电路和第二滤波吸收电路，所述的第一滤波吸收电路的输入端连接所述的第一门极驱动电阻电路的输出端，第一滤波吸收电路的输出端连接第一绝缘栅双极晶体管IGBT1的门极G1；所述的第二滤波吸收电路的输入端连接所述的第二门极驱动电阻电路的输出端，第二滤波吸收电路的输出端连接第二绝缘栅双极晶体管IGBT2的门极G2。
在本实用新型的又一个具体的实施例中，所述的第一门极驱动电阻电路与第二门极驱动电阻电路的结构相同，第一门极驱动电阻电路包括第一电阻R1、第二电阻R2以及第三二极管D3，所述的第一电阻R1的一端与第三二极管D3的负极连接，构成第一串联电路，所述的第二电阻R2的一端和第一电阻R1的另一端连接，并作为第一门极驱动电阻电路的输入端连接所述的驱动芯片U1的输出端OUT，第二电阻R2的另一端与第三二极管D3的正极连接，并作为第一门极驱动电阻电路的输出端连接所述的第一绝缘栅双极晶体管IGBT1的门极G1；第二门极驱动电阻电路包括第三电阻R3、第四电阻R4以及第四二极管D4，所述的第三电阻R3的一端与第四二极管D4的负极连接，构成第二串联电路，所述的第四电阻R4的一端与第三电阻R3的另一端连接，并作为第二门极驱动电阻电路的输入端连接所述的驱动芯片U1的输出端OUT，第四电阻R4的另一端与第四二极管D4的正极连接，并作为第二门极驱动电阻电路的输出端连接所述的第二绝缘栅双极晶体管IGBT2的门极G2。
在本实用新型的再一个具体的实施例中，所述的第一滤波吸收电路和第二滤波吸收电路的结构相同，第一滤波吸收电路包括第一电容C1、第五电阻R5以及第一瞬变电压抑制二极管TVS1，所述的第一电容C1、第五电阻R5以及第一瞬变电压抑制二极管TVS1并联连接在第一绝缘栅双极晶体管IGBT1的门极G1与发射极E1之间；所述的第二滤波吸收电路包括第二电容C2、第六电阻R6以及第二瞬变电压抑制二极管TVS2，所述的第二电容C2、第六电阻R6以及第二瞬变电压抑制二极管TVS2并联连接在第二绝缘栅双极晶体管IGBT2的门极G2与发射极E2之间。
本实用新型由于采用了上述结构， 通过一路PWM控制信号和一驱动芯片来驱动并联连接的两路IGBT，由于驱动信号的同步性高，流过两个IGBT的电流分配平均，避免了由于驱动芯片的个体差异带来的不均流问题，可保护IGBT不易受损坏，同时还可以降低两个IGBT的导通损耗和开关损耗；仅用一驱动芯片即可实现两路IGBT的驱动,与现有技术相比节省了一驱动芯片，从而能节约成本，提高效率；第一二极管D1、第二二极管D2分别构成第一、第二门极电压钳位电路，由于增设了第一、第二门极电压钳位电路以及第一、第二滤波吸收电路，可避免两个IGBT因门极驱动电压过高而发生损坏，提高了使用安全性和可靠性。
附图说明
图1为本实用新型一实施例的电连接原理图。
图2为本实用新型一应用例的电连接原理图。
图3为图2所示应用例中的Boost电路的电连接原理图。
具体实施方式
    申请人将在下面结合附图对本实用新型的具体实施方式详细描述，但申请人对实施例的描述不是对技术方案的限制，任何依据本实用新型构思作形式而非实质的变化都应当视为本实用新型的保护范围。
请参阅图1，本实用新型涉及一种并联IGBT驱动电路，包括驱动芯片U1、PWM控制电路、第一门极驱动电阻电路以及第二门极驱动电阻电路。所述的驱动芯片U1的作用是驱动和隔离，其输入端A连接PWM控制电路，从PWM控制电路接收一PWM控制信号，驱动芯片U1和PWM控制电路均可沿用现有技术。所述的第一门极驱动电阻电路的输入端和第二门极驱动电阻电路的输入端共同连接所述的驱动芯片U1的输出端OUT，第一门极驱动电阻电路的输出端连接第一绝缘栅双极晶体管IGBT1的门极G1，第二门极驱动电阻电路的输出端连接第二绝缘栅双极晶体管IGBT2的门极G2。所述的驱动电路还包括第一二极管D1和第二二极管D2，所述的第一二极管D1的负极连接所述的驱动芯片U1的电源正端Vcc，第一二极管D1的正极连接第一绝缘栅双极晶体管IGBT1的门极G1，由此构成第一门极电压钳位电路，用于将驱动电压钳位,从而保证驱动电压在第一绝缘栅双极晶体管IGBT1的驱动范围之内，所述的第二二极管D2的负极连接所述的驱动芯片U1的电源正端Vcc，第二二极管D2的正极连接第二绝缘栅双极晶体管IGBT2的门极G2，由此构成第二门极电压钳位电路，用于将驱动电压钳位,从而保证驱动电压在第二绝缘栅双极晶体管IGBT2的驱动范围之内。
所述的第一门极驱动电阻电路与第二门极驱动电阻电路的结构相同。具体的，第一门极驱动电阻电路包括第一电阻R1、第二电阻R2以及第三二极管D3，所述的第一电阻R1的一端与第三二极管D3的负极连接，构成第一串联电路，所述的第二电阻R2的一端和第一电阻R1的另一端连接，并作为第一门极驱动电阻电路的输入端连接所述的驱动芯片U1的输出端OUT，第二电阻R2的另一端与第三二极管D3的正极连接，并作为第一门极驱动电阻电路的输出端连接所述的第一绝缘栅双极晶体管IGBT1的门极G1。第二门极驱动电阻电路包括第三电阻R3、第四电阻R4以及第四二极管D4，所述的第三电阻R3的一端与第四二极管D4的负极连接，构成第二串联电路，所述的第四电阻R4的一端与第三电阻R3的另一端连接，并作为第二门极驱动电阻电路的输入端连接所述的驱动芯片U1的输出端OUT，第四电阻R4的另一端与第四二极管D4的正极连接，并作为第二门极驱动电阻电路的输出端连接所述的第二绝缘栅双极晶体管IGBT2的门极G2。以第一门极驱动电阻电路为例进行工作原理说明。当需要将第一绝缘栅双极晶体管IGBT1开通时，所述的PWM控制电路向驱动芯片U1的输入端A提供一PWM控制信号，驱动芯片U1向外输出一高电平，此时由于第一电阻R1和第三二极管D3组成的第一串联电路未导通，电平信号仅通过第二电阻R2所在的支路传输至第一绝缘栅双极晶体管IGBT1的门极G1，驱动第一绝缘栅双极晶体管IGBT1开通；当第一绝缘栅双极晶体管IGBT1需要关断时，驱动芯片U1输出低电平，此时第一电阻R1和第三二极管D3组成的第一串联电路导通，并且与第二电阻R2并联，这使得第一门极驱动电阻电路的总电阻减小，加快了第一绝缘栅双极晶体管IGBT1的关断速度。第二门极驱动电阻电路驱动第二绝缘栅双极晶体管IGBT2开通或关断的工作原理与上述相同，省略赘述。本实施例通过一路PWM控制信号和驱动芯片U1来驱动并联连接的第一绝缘栅双极晶体管IGBT1和第二绝缘栅双极晶体管IGBT2，由于驱动信号的同步性高，流过第一绝缘栅双极晶体管IGBT1和第二绝缘栅双极晶体管IGBT2的电流分配平均，这样可保护器件不易受损坏，同时还可降低损耗。
请再参阅图1，所述的驱动电路还包括第一滤波吸收电路和第二滤波吸收电路，所述的第一滤波吸收电路的输入端连接所述的第一门极驱动电阻电路的输出端，第一滤波吸收电路的输出端连接第一绝缘栅双极晶体管IGBT1的门极G1；所述的第二滤波吸收电路的输入端连接所述的第二门极驱动电阻电路的输出端，第二滤波吸收电路的输出端连接第二绝缘栅双极晶体管IGBT2的门极G2。第一滤波吸收电路和第二滤波吸收电路的结构相同，具体的，第一滤波吸收电路包括第一电容C1、第五电阻R5以及第一瞬变电压抑制二极管TVS1，所述的第一电容C1、第五电阻R5以及第一瞬变电压抑制二极管TVS1并联连接在第一绝缘栅双极晶体管IGBT1的门极G1与发射极E1之间；所述的第二滤波吸收电路包括第二电容C2、第六电阻R6以及第二瞬变电压抑制二极管TVS2，所述的第二电容C2、第六电阻R6以及第二瞬变电压抑制二极管TVS2并联连接在第二绝缘栅双极晶体管IGBT2的门极G2与发射极E2之间。第一滤波吸收电路和第二滤波吸收电路用于吸收门极驱动信号中的干扰信号，防止误触发，同时还可以吸收毛刺尖峰，保护器件不受损坏。
请参阅图2，给出了本实用新型的一应用例，以驱动三相光伏并网系统的BOOST电路中的并联IGBT为例进行说明。所述的光伏并网系统包括光伏板PV，所述光伏板PV的输出电压经过两路共模电感滤波后输入至两路并联连接的BOOST电路中。图3给出了BOOST电路的具体结构，将本实用新型所述的驱动电路应用于该BOOST电路中的两并联IGBT，能有效控制并联IGBT内的电流分配平均，从而有效降低损耗。两路BOOST电路输出电压至连接于正负母线之间的储能电容Cn，储能电容Cn的后级连接功率模块，功率模块输出三相交流电。功率模块与电网之间还依次连接有三相LC滤波电路以及三相共模滤波电路，所述的三相LC滤波电路的三输入端分别连接功率模块提供的三相交流电的A、B、C三相，三相LC滤波电路的三输出端连接所述的三相共模滤波电路。三相共模滤波电路包括依次连接的第一三相共模电感、第一三相RC滤波电路、第二三相共模电感以及第二三相RC滤波电路，第一三相共模电感的三相输入端连接三相LC滤波电路。第一三相RC滤波电路包括三RC滤波支路，每一RC滤波支路由电阻R和电容C串联而成，三RC滤波支路的输入端分别连接第一三相共模电感的三相输出端，三RC滤波支路的输出端分别连接第二三相共模电感的三相输入端。第二三相RC滤波电路包括三RC滤波支路，每一RC滤波支路由电阻R和电容C串联而成，三RC滤波支路的两端分别并联一滤波电容Cx，第二三相RC滤波电路中的三RC滤波支路的输入端分别连接第二三相共模电感的三相输出端，第二三相RC滤波电路中的三RC滤波支路的三输出端连接至电网。

Claims (5)

1.一种并联IGBT驱动电路，其特征在于：包括驱动芯片U1、PWM控制电路、第一门极驱动电阻电路以及第二门极驱动电阻电路，所述的驱动芯片U1的输入端A连接所述的PWM控制电路，所述的第一门极驱动电阻电路的输入端和第二门极驱动电阻电路的输入端共同连接所述的驱动芯片U1的输出端OUT，第一门极驱动电阻电路的输出端连接第一绝缘栅双极晶体管IGBT1的门极G1，第二门极驱动电阻电路的输出端连接第二绝缘栅双极晶体管IGBT2的门极G2。
2.根据权利要求1所述的一种并联IGBT驱动电路，其特征在于所述的驱动电路还包括第一二极管D1和第二二极管D2，所述的第一二极管D1的负极和第二二极管D2的负极共同连接所述的驱动芯片U1的电源正端Vcc，第一二极管D1的正极连接第一绝缘栅双极晶体管IGBT1的门极G1，第二二极管D2的正极连接第二绝缘栅双极晶体管IGBT2的门极G2。
3.根据权利要求2所述的一种并联IGBT驱动电路，其特征在于所述的驱动电路还包括第一滤波吸收电路和第二滤波吸收电路，所述的第一滤波吸收电路的输入端连接所述的第一门极驱动电阻电路的输出端，第一滤波吸收电路的输出端连接第一绝缘栅双极晶体管IGBT1的门极G1；所述的第二滤波吸收电路的输入端连接所述的第二门极驱动电阻电路的输出端，第二滤波吸收电路的输出端连接第二绝缘栅双极晶体管IGBT2的门极G2。
4.根据权利要求1所述的一种并联IGBT驱动电路，其特征在于所述的第一门极驱动电阻电路与第二门极驱动电阻电路的结构相同，第一门极驱动电阻电路包括第一电阻R1、第二电阻R2以及第三二极管D3，所述的第一电阻R1的一端与第三二极管D3的负极连接，构成第一串联电路，所述的第二电阻R2的一端和第一电阻R1的另一端连接，并作为第一门极驱动电阻电路的输入端连接所述的驱动芯片U1的输出端OUT，第二电阻R2的另一端与第三二极管D3的正极连接，并作为第一门极驱动电阻电路的输出端连接所述的第一绝缘栅双极晶体管IGBT1的门极G1；第二门极驱动电阻电路包括第三电阻R3、第四电阻R4以及第四二极管D4，所述的第三电阻R3的一端与第四二极管D4的负极连接，构成第二串联电路，所述的第四电阻R4的一端与第三电阻R3的另一端连接，并作为第二门极驱动电阻电路的输入端连接所述的驱动芯片U1的输出端OUT，第四电阻R4的另一端与第四二极管D4的正极连接，并作为第二门极驱动电阻电路的输出端连接所述的第二绝缘栅双极晶体管IGBT2的门极G2。
5.根据权利要求3所述的一种并联IGBT驱动电路，其特征在于所述的第一滤波吸收电路和第二滤波吸收电路的结构相同，第一滤波吸收电路包括第一电容C1、第五电阻R5以及第一瞬变电压抑制二极管TVS1，所述的第一电容C1、第五电阻R5以及第一瞬变电压抑制二极管TVS1并联连接在第一绝缘栅双极晶体管IGBT1的门极G1与发射极E1之间；所述的第二滤波吸收电路包括第二电容C2、第六电阻R6以及第二瞬变电压抑制二极管TVS2，所述的第二电容C2、第六电阻R6以及第二瞬变电压抑制二极管TVS2并联连接在第二绝缘栅双极晶体管IGBT2的门极G2与发射极E2之间。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN105553356A (zh) * 2016-01-21 2016-05-04 南京奥联汽车电子电器股份有限公司 一种地线端防反接保护的大电流电机驱动电路
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WO2019085984A1 (zh) * 2017-11-02 2019-05-09 中车株洲电力机车研究所有限公司 一种功率半导体器件的并联驱动电路

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