CN213547477U - 一种igbt驱动电路 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种IGBT驱动电路，包括电感电压检测电路、第一开关电路、第二开关电路、第一开关驱动电路、第二开关驱动电路、第一驱动电阻、第二驱动电阻以及第三驱动电阻；电感电压检测电路用于检测IGBT的开尔文发射极的杂散电感的电压；第一开关驱动电路依据所检测到的杂散电感的电压控制第一开关电路的导通状态，以接入或不接入第一驱动电阻，从而在IGBT开通关断的不同阶段切换驱动电阻的大小；第二开关驱动电路依据所检测到的杂散电感的电压控制第二开关电路的导通状态，以接入或不接入第二驱动电阻，从而在IGBT开通关断的不同阶段切换驱动电阻的大小。该驱动电路能够在不增加IGBT的工作应力的同时降低其开关损耗。

Description

一种IGBT驱动电路

技术领域

本申请涉及电力电子技术领域，特别涉及一种IGBT驱动电路。

背景技术

针对IGBT驱动，目前行业内普遍使用的IGBT驱动电路采用恒定驱动电压与恒定驱动电阻的常规驱动方式，如图1所示。驱动电阻决定了IGBT在开关过程中的开关速度和开关损耗。调节驱动电阻虽然可以改变开关速度和开关损耗，但是却会影响IGBT的工作应力，由此造成驱动电阻的可调节范围有限，对开关损耗的降低作用有限。有鉴于此，如何在不增加IGBT的工作应力的同时降低IGBT的开关损耗已成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

实用新型内容

本申请的目的是提供一种IGBT驱动电路，能够在不增加IGBT的工作应力的同时降低IGBT的开关损耗。

为解决上述技术问题，本申请提供了一种IGBT驱动电路，包括：

驱动放大电路、电感电压检测电路、第一开关电路、第二开关电路、第一开关驱动电路、第二开关驱动电路、第一驱动电阻、第二驱动电阻以及第三驱动电阻；所述第一驱动电阻的一端连接IGBT的门极，另一端串联所述第一开关电路后连接所述驱动放大电路的输出端；所述第二驱动电阻的一端连接所述IGBT的门极，另一端串联所述第二开关电路后连接所述驱动放大电路的输出端；所述第三驱动电阻的一端连接所述驱动放大电路的输出端，另一端连接所述IGBT的门极；所述电感电压检测电路连接所述IGBT的开尔文发射极以及所述第一开关驱动电路与所述第二开关驱动电路，用于检测所述IGBT的开尔文发射极的杂散电感的电压；所述第一开关驱动电路还连接所述第一开关电路，所述第二开关驱动电路还连接所述第二开关电路；

所述第一开关驱动电路，用于根据所述杂散电感的电压控制所述第一开关电路的导通状态，使在所述IGBT关断的过程中，所述第一开关电路始终不导通；在所述IGBT开通的过程中，所述第一开关电路在IGBT电流的上升阶段不导通，在IGBT电流的非上升阶段导通；

所述第二开关驱动电路，用于根据所述杂散电感的电压控制所述第二开关电路的导通状态；使在所述IGBT开通的过程中，所述第二开关电路始终不导通；在所述IGBT关断的过程中，所述第二开关电路在IGBT电流的下降阶段不导通，在IGBT电流的非下降阶段导通。

可选的，所述第一开关电路包括：

第一开关管与第一二极管；所述第一开关管的第一端连接所述第一开关驱动电路的输出端，所述第一开关管的第二端连接所述第一二极管的阴极，所述第一二极管的阳极连接所述驱动放大电路的输出端，所述第一开关管的第三端串联所述第一驱动电阻后连接所述IGBT的门极。

可选的，所述第二开关电路包括：

第二开关管与第二二极管；所述第二开关管的第一端连接所述第二开关驱动电路的输出端，所述第二开关管的第二端连接所述第二二极管的阳极，所述第二二极管的阴极连接所述驱动放大电路的输出端，所述第二开关管的第三端串联所述第二驱动电阻后连接所述IGBT的门极。

可选的，所述电感电压检测电路包括：

第一电阻与第二电阻；所述第一电阻的一端连接所述IGBT的开尔文发射极，所述第一电阻的另一端连接所述第二电阻的一端，所述第二电阻的另一端接地，所述第一电阻与所述第二电阻相连的一端作为所述电感电压检测电路的输出端。

可选的，所述第一开关驱动电路包括：

第一比较电路，用于将所述杂散电感的电压与第一门槛电压进行比较并输出相应的电平；其中，所述第一门槛电压为负值；

第一电平位移电路，用于将所述第一比较电路输出的电平上移，并输出上移后的电平至所述第一开关管，以控制所述第一开关管导通或关断。

可选的，所述第二开关驱动电路包括：

第二比较电路，用于将所述杂散电感的电压与第二门槛电压进行比较并输出相应的电平；其中，所述第二门槛电压为正值；

第二电平位移电路，用于将所述第二比较电路输出的电平下移，并输出下移后的电平至所述第二开关管，以控制所述第二开关管导通或关断。

可选的，所述第一比较电路包括：

第三电阻、第四电阻以及第一比较器；

所述第三电阻的一端连接所述第一门槛电压，所述第三电阻的另一端连接所述第四电阻的一端，所述第四电阻的另一端接地，所述第一比较器的负输入端连接所述电感电压检测电路的输出端，所述第一比较器的正输入端连接所述第三电阻与所述第四电阻之间，所述第一比较器的输出端作为所述第一比较电路的输出端。

可选的，所述第二比较电路包括：

第五电阻、第六电阻以及第二比较器；

所述第五电阻的一端连接所述第二门槛电压，所述第五电阻的另一端连接所述第六电阻的一端，所述第六电阻的另一端接地，所述第二比较器的负输入端连接所述电感电压检测电路的输出端，所述第二比较器的正输入端连接所述第五电阻与所述第六电阻之间，所述第二比较器的输出端作为所述第二比较电路的输出端。

可选的，所述第一电平位移电路包括：

第一电容与第一稳压二极管；所述第一电容与所述第一稳压二极管并联，且所述第一稳压二极管的阳极所在公共端连接所述第一比较电路的输出端，所述第一稳压二极管的阴极所在公共端连接所述第一开关管的第一端。

可选的，所述第二电平位移电路包括：

第二电容与第二稳压二极管；所述第二电容与所述第二稳压二极管并联，且所述第二稳压二极管的阴极所在公共端连接所述第二比较电路的输出端，所述第二稳压二极管的阳极所在公共端连接所述第二开关管的第一端。

本申请所提供的IGBT驱动电路，包括：驱动放大电路、电感电压检测电路、第一开关电路、第二开关电路、第一开关驱动电路、第二开关驱动电路、第一驱动电阻、第二驱动电阻以及第三驱动电阻；所述第一驱动电阻的一端连接IGBT的门极，另一端串联所述第一开关电路后连接所述驱动放大电路的输出端；所述第二驱动电阻的一端连接所述IGBT的门极，另一端串联所述第二开关电路后连接所述驱动放大电路的输出端；所述第三驱动电阻的一端连接所述驱动放大电路的输出端，另一端连接所述IGBT的门极；所述电感电压检测电路连接所述IGBT的开尔文发射极以及所述第一开关驱动电路与所述第二开关驱动电路，用于检测所述IGBT的开尔文发射极的杂散电感的电压；所述第一开关驱动电路还连接所述第一开关电路，所述第二开关驱动电路还连接所述第二开关电路；所述第一开关驱动电路，用于根据所述杂散电感的电压控制所述第一开关电路的导通状态，使在所述IGBT关断的过程中，所述第一开关电路始终不导通；在所述IGBT开通的过程中，所述第一开关电路在IGBT电流的上升阶段不导通，在IGBT电流的非上升阶段导通；所述第二开关驱动电路，用于根据所述杂散电感的电压控制所述第二开关电路的导通状态；使在所述IGBT开通的过程中，所述第二开关电路始终不导通；在所述IGBT关断的过程中，所述第二开关电路在IGBT电流的下降阶段不导通，在IGBT电流的非下降阶段导通。

可见，较之传统的IGBT驱动电路，本申请所提供的IGBT驱动电路，增设有一路电感电压检测电路、两路开关驱动电路、两路开关电路以及两路驱动电阻，通过电感电压检测电路检测IGBT开尔文发射极的杂散电感的电压，并通过开关驱动电路据此杂散电感的电压控制相应开关电路的导通状态，实现驱动电阻大小的主动切换。IGBT开通的过程中，在IGBT电流的上升阶段不接入第一驱动电阻与第二驱动电阻，此时接入的驱动电阻的大小为第三驱动电阻的大小，驱动电阻较大，从而可限制IGBT电流上升的速率，减小了电流过冲；在IGBT电流的非上升阶段接入第一驱动电阻，此时接入的驱动电阻的大小为第一驱动电阻与第三驱动电阻并联后的电阻大小，驱动电阻减小，由此减小了开通延时，增大了电压下降的速率，从而减小了开通损耗。IGBT关断的过程中，在IGBT电流的非下降阶段接入第二驱动电阻，此时接入的驱动电阻的大小为第二驱动电阻与第三驱动电阻并联后的电阻大小，驱动电阻减小，由此减小了关断延时，增大了电压上升的速率，从而减小了关断损耗。在IGBT电流的下降阶段不接入第一驱动电阻与第二驱动电阻，此时接入的驱动电阻的大小为第三驱动电阻的大小，驱动电阻较大，从而可限制IGBT电流下降的速率，减小了电压过冲。由此，在IGBT开关过程中的不同阶段接入合适的驱动电阻，能够在不增加IGBT的工作应力的同时降低IGBT的开关损耗，减少散热成本，提升系统效率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为传统的IGBT驱动电路的示意图；

图2为本申请实施例所提供的一种IGBT驱动电路的示意图；

图3为本申请实施例所提供的一种IGBT桥式应用电路；

图4为本申请实施例所提供的一种IGBT开关瞬态波形图；

图5为本申请实施例所提供的另一种IGBT驱动电路的示意图；

图6为本申请实施例所提供的又一种IGBT驱动电路的示意图；

图7为本申请实施例所提供的一种IGBT驱动方案的波形图。

具体实施方式

本申请的核心是提供一种IGBT驱动电路，能够在不增加IGBT的工作应力的同时降低IGBT的开关损耗。

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。

请参考图2，图2为本申请实施例所提供的一种IGBT驱动电路的示意图，参考图2所示，该IGBT驱动电路包括：

驱动放大电路、电感电压检测电路10、第一开关电路40、第二开关电路50、第一开关驱动电路20、第二开关驱动电路30、第一驱动电阻、第二驱动电阻以及第三驱动电阻；第一驱动电阻的一端连接IGBT的门极，另一端串联第一开关电路40后连接驱动放大电路的输出端；第二驱动电阻的一端连接IGBT的门极，另一端串联第二开关电路50后连接驱动放大电路的输出端；第三驱动电阻的一端连接驱动放大电路的输出端，另一端连接IGBT的门极；电感电压检测电路10连接IGBT的开尔文发射极以及第一开关驱动电路20与第二开关驱动电路30，用于检测IGBT的开尔文发射极的杂散电感的电压；第一开关驱动电路20还连接第一开关电路40，第二开关驱动电路30还连接第二开关电路50；

第一开关驱动电路20，用于根据杂散电感的电压控制第一开关电路40的导通状态，使在IGBT关断的过程中，第一开关电路40始终不导通；在IGBT开通的过程中，第一开关电路40在IGBT电流的上升阶段不导通，在IGBT电流的非上升阶段导通；

第二开关驱动电路30，用于根据杂散电感的电压控制第二开关电路50的导通状态；使在IGBT开通的过程中，第二开关电路50始终不导通；在IGBT关断的过程中，第二开关电路50在IGBT电流的下降阶段不导通，在IGBT电流的非下降阶段导通。

具体的，参考图3与图4所示，图3为IGBT桥式应用电路的示意图，图4为IGBT开关瞬态波形图。通过分析图3、图4可得，在IGBT的开关过程中，IGBT的电压、电流存在重叠时间，即电压、电流不同时为零，这正是导致开关损耗的原因。要降低IGBT的开关损耗，就要降低电压、电流重叠的时间，而降低电压、电流的重叠时间可通过减小电压、电流的上升、下降时间实现，即增大dv/dt和di/dt。

另外，在IGBT开通过程中的电流上升阶段，IGBT的电流有一个过冲，这个过冲电流是另一个IGBT反并联的续流二极管的反向恢复电流，续流二极管的反向恢复电流的大小与di/dt密切相关，di/dt越大，反向恢复电流越大。较大的di/dt虽然可减小电流的上升时间，但会增大电流过冲，导致续流二极管反向恢复损耗增加，整个IGBT的开关损耗不降反升，并且IGBT的电流应力也会增大。在IGBT关断过程中的电流下降阶段，IGBT的电压有一个过冲，这个过冲电压是IGBT电流变化在直流回路杂散电感Ls产生的压降。di/dt越大，过冲电压越大，IGBT电压应力越大。

由此可见，IGBT的电压、电流应力均与di/dt相关，为了限制IGBT的电压、电流应力，电流变化阶段要控制合理的驱动强度，限制di/dt，而为了降低IGBT的开关损耗，电压变化阶段可尽可能的增大驱动强度，增大dv/dt，减小电压上升、下降时间。

基于此，本申请所提供的IGBT驱动电路，在驱动放大电路以及驱动电阻(第三驱动电阻Rg)的基础上，增设一路电感电压检测电路10、两路开关驱动电路(第一开关驱动电路20与第二开关驱动电路30)、两路开关电路(第一开关电路40与第二开关电路50)以及两路驱动电阻(第一驱动电阻Rg1与第二驱动电阻Rg2)。该IGBT驱动电路适用于带开尔文发射极的单管IGBT或模块IGBT。其中，电感电压检测电路10连接IGBT的开尔文发射极，用于检测IGBT的开尔文发射极杂散电感的两端的电压。第一驱动电阻Rg1的一端连接IGBT的门极，另一端串联第一开关电路40后连接驱动放大电路的输出端，当第一开关电路40导通时，第一驱动电阻Rg1接入。第二驱动电阻Rg2的一端连接IGBT的门极，另一端串联第二开关电路50后连接驱动放大电路的输出端，当第二开关电路50导通时，第二驱动电阻Rg2接入；第三驱动电阻Rg的一端连接驱动放大电路的输出端，另一端连接IGBT的门极，因此第三驱动电阻Rg始终接入IGBT驱动电路。第一开关驱动电路20分别连接电感电压检测电路10与第一开关电路40，第二开关驱动电路30分别连接电感电压检测电路10与第二开关电路50。通过控制第一开关电路40与第二开关电路50导通或不导通，而接入或不接入第一驱动电阻Rg1与第二驱动电阻Rg2，实现在IGBT开关过程中驱动电阻大小的切换，在不增加IGBT工作应力的同时降低开关损耗。

具体而言，第一开关驱动电路20根据电感电压检测到的杂散电压的电压大小控制第一开关电路40的导通状态，实现在IGBT关断的过程中，使第一开关电路40始终不导通，在IGBT开通的过程中，使第一开关电路40在IGBT电流的上升阶段不导通，从而不接入第一驱动电阻Rg1，在IGBT电流的非上升阶段导通，从而接入第一驱动电阻Rg1。

在IGBT开通过程中，第一开关电路40在IGBT电流的上升阶段不导通，IGBT驱动电路没有接入第一驱动电阻Rg1，并且由于在开通过程中第二开关电路50始终不导通，因此在IGBT电流的上升阶段，IGBT驱动电路也没有接入第二驱动电阻Rg2。此时IGBT驱动电路中驱动电阻的大小为第三驱动电阻Rg的大小，驱动电阻较大，从而限制了电流上升的速率，减小了电流过冲。

相反，在IGBT开通过程中，第一开关电路40在IGBT电流的非上升阶段导通，IGBT驱动电路接入第一驱动电阻Rg1，并且由于在开通过程中第二开关电路50始终不导通，因此在IGBT电流的非上升阶段，IGBT驱动电路没有接入第二驱动电阻Rg2。第一驱动电阻Rg1与第三驱动电阻Rg并联，此时IGBT驱动电路中驱动电阻的大小为第一驱动电阻Rg1与第三驱动电阻Rg并联后的电阻大小，驱动电阻减小，从而减小了开通延时，增大了电压下降的速率，进而减小了开通损耗。

第二开关驱动电路30根据电感电压检测到的杂散电压的电压大小控制第二开关电路50的导通状态，实现在IGBT开通的过程中，使第二开关电路50始终不导通，在IGBT关断的过程中，使第二开关电路50在IGBT电流的非下降阶段导通，接入第二驱动电阻Rg2，在IGBT电压的下降阶段不导通，不接入第二驱动电阻Rg2。

在IGBT关断过程中，第二开关电路50在IGBT电流的非下降阶段导通，IGBT驱动电路接入第二驱动电阻Rg2，并且由于在关断过程中第一开关电路40始终不导通，因此在IGBT电流的非下降阶段，IGBT驱动电路没有接入第一驱动电阻Rg1。此时IGBT驱动电路中驱动电阻的大小为第二驱动电阻Rg2与第三驱动电阻Rg并联后的电阻大小，驱动电阻减小，从而减小了关断延时，增大了电压上升的速率，进而减小了关断损耗。

相反，在IGBT关断过程中，第二开关电路50在IGBT电流的下降阶段不导通，IGBT驱动电路没有接入第二驱动电阻Rg2，并且由于在关断过程中第一开关电路40始终不导通，因此在IGBT电流的下降阶段，IGBT驱动电路也没有接入第一驱动电阻Rg1，此时IGBT驱动电路中驱动电阻的大小为第三驱动电阻Rg大小，驱动电阻较大，从而限制了电流下降的速率，减小了电压过冲。

在一种具体的实施方式中，电感电压检测电路10包括第一电阻R1与第二电阻R2；第一电阻R1的一端连接IGBT的开尔文发射极(等效于第一电阻R1的一端连接开尔文发射极的杂散电感Le的一端，杂散电感的另一端接地)，第一电阻R1的另一端连接第二电阻R2的一端，第二电阻R2的另一端接地，第一电阻R1与第二电阻R2相连的一端作为电感电压检测电路10的输出端。即采用电阻分压的方式检测IGBT的开尔文发射极的杂散电感两端的电压。

在一种具体的实施方式中，第一开关电路40包括：第一开关管S1与第一二极管D1；第一开关管S1的第一端连接第一开关驱动电路20的输出端，第一开关管S1的第二端连接第一二极管D1的阴极，第一二极管D1的阳极连接驱动放大电路的输出端，第一开关管S1的第三端串联第一驱动电阻Rg1后连接IGBT的门极。第二开关电路50包括：第二开关管S2与第二二极管D2；第二开关管S2的第一端连接第二开关驱动电路30的输出端，第二开关管S2的第二端连接第二二极管D2的阳极，第二二极管D2的阴极连接驱动放大电路的输出端，第二开关管S2的第三端串联第二驱动电阻Rg2后连接IGBT的门极。

上述实施方式中，各开关管的开关动作除受相应的检测电路输出的驱动信号的控制外，还受IGBT驱动放大电路输出的驱动信号控制。并且第一开关管S1与第二开关管S2均串联一路二极管，电流只能单向流动，因此，即使第一开关管S1与第二开关管S2自身的驱动信号发生误动作，也不会导致IGBT误开关，从而保障了IGBT开关的可靠性。

进一步，在一种具体的实施方式中，第一开关管S1为PMOS管，第二开关管S2为NMOS管；开关管的第一端为MOS管的栅极，开关管的第二端为MOS管的源极，开关管的第三端为MOS管的漏极。

即PMOS管的栅极连接第一开关驱动电路20的输出端，PMOS管的源极连接第一二极管D1的阴极，第一二极管D1的阳极连接驱动放大电路的输出端，PMOS管的漏极串联第一驱动电阻Rg1后连接IGBT的门极。NMOS管的栅极连接第二开关驱动电路30的输出端，NMOS管的源极连接第二二极管D2的阳极，第二二极管D2的阴极连接驱动放大电路的输出端，NMOS管的漏极串联第二驱动电阻Rg2后连接IGBT的门极。由此，当PMOS管的栅极电压为低电平时，PMOS管导通，第一驱动电阻Rg1接入。当NMOS管的栅极电压为高电平时，NMOS管导通，第二驱动电阻Rg2接入。

参考图5与图6所示，在一种具体的实施方式中，第一开关驱动电路20包括：第一比较电路201，用于将杂散电感的电压与第一门槛电压进行比较并输出相应的电平；其中，第一门槛电压为负值；第一电平位移电路202，用于将第一比较电路201输出的电平上移，并输出上移后的电平至第一开关管S1，以控制第一开关管S1导通或关断。进一步，在一种具体的实施方式中，第一比较电路201包括：第三电阻R3、第四电阻R4以及第一比较器U1；第三电阻R3的一端连接第一门槛电压，第三电阻R3的另一端连接第四电阻R4的一端，第四电阻R4的另一端接地，第一比较器U1的负输入端连接电感电压检测电路10的输出端，第一比较器U1的正输入端连接第三电阻R3与第四电阻R4之间，第一比较器U1的输出端作为第一比较电路201的输出端。第一电平位移电路202包括：第一电容C1与第一稳压二极管Z1；第一电容C1与第一稳压二极管Z1并联，且第一稳压二极管Z1的阳极所在公共端连接第一比较电路201的输出端，第一稳压二极管Z1的阴极所在公共端连接第一开关管S1的第一端。

由此，当IGBT的开尔文发射极的杂散电感两端的电压小于第一门槛电压时，第一比较器U1输出高电平，当IGBT的开尔文发射极的杂散电感两端的电压大于第一门槛电压时，第一比较器U1输出低电平。第一稳压二极管Z1的稳压值取VCC与第一比较器U1输出的高电平的差值，使最终输入第一开关电路40中PMOS管的栅极电平相对第一比较器U1输出的电平上移，从而控制第一开关电路40中PMOS管的导通或关断，进而控制第一驱动电阻Rg1接入与否。

参考图5与图6所示，在一种具体的实施方式中，第二开关驱动电路30包括：第二比较电路301，用于将杂散电感的电压与第二门槛电压进行比较并输出相应的电平；其中，第二门槛电压为正值；第二电平位移电路302，用于将第二比较电路301输出的电平下移，并输出下移后的电平至第二开关管S2，以控制第二开关管S2导通或关断。进一步，在一种具体的实施方式中，第二比较电路301包括第五电阻R5、第六电阻R6以及第二比较器U2；第五电阻R5的一端连接第二门槛电压，第五电阻R5的另一端连接第六电阻R6的一端，第六电阻R6的另一端接地，第二比较器U2的负输入端连接电感电压检测电路10的输出端，第二比较器U2的正输入端连接第五电阻R5与第六电阻R6之间，第二比较器U2的输出端作为第二比较电路301的输出端。进一步，在一种具体的实施方式中，第二电平位移电路302包括：第二电容C2与第二稳压二极管Z2；第二电容C2与第二稳压二极管Z2并联，且第二稳压二极管Z2的阴极所在公共端连接第二比较电路301的输出端，第二稳压二极管Z2的阳极所在公共端连接第二开关管S2的第一端。

由此，当IGBT的开尔文发射极的杂散电感两端的电压小于第二门槛电压时，第二比较器U2输出高电平，当IGBT的开尔文发射极的杂散电感两端的电压大于第二门槛电压时，第二比较器U2输出低电平。第二稳压二极管Z2的稳压值取VEE与第二比较器U2输出的低电平的差值，使最终输入第二开关电路50中NMOS管的栅极电平相对第二比较器U2输出的电平下移，从而控制第二开关电路50中NMOS管的导通或关断，进而控制第二驱动电阻Rg2接入与否。

综合上述实施例，参考图6所示，对本申请所提供的一种具体的实施方式阐述如下：

图中Vg表示驱动放大电路输出的电平，Vg1与Vg2分别表示输入PMOS管S1的电平与输入NMOS管S2的电平，VL表示IGBT的开尔文发射极的杂散电感的电压。三极管Q1、Q2构成驱动放大电路；PMOS管S1与二极管D1构成第一开关电路40，NMOS管S2与二极管D2构成第二开关电路50；电阻R1与R2构成电感电压检测电路10，电阻R3、R4以及比较器U1构成第一比较电路201，电容C1与稳压二极管Z1构成第一电平位移电路202。电阻R5与R6以及比较器U2构成第二比较电路301，电容C2与稳压二极管Z2构成第二电平位移电路302。

当IGBT的开尔文发射极的杂散电感两端的电压小于第一门槛电压Vth1(图中所示-5V)时，比较器U1输出的电平V1为高电平，当IGBT的开尔文发射极的杂散电感两端的电压大于第一门槛电压Vth1时，比较器U1输出的电平V1为低电平。当IGBT的开尔文发射极的杂散电感两端的电压小于第二门槛电压Vth2(图中所述+5V)时，比较器U2输出的电平V2为高电平，当IGBT的开尔文发射极的杂散电感两端的电压大于第二门槛电压Vth1时，比较器U2输出的电平V2为低电平。

进一步，结合图7所示，IGBT开通过程中，在IGBT电流的上升阶段，杂散电感的电压小于第一门槛电压Vth1与第二门槛电压Vth2，在此阶段，比较器U1输出的V1为高电平，比较器U2输出的V2为高电平，且由于在IGBT开通过程中驱动放大电路输出为高电平VCC，所以PMOS管与NMOS管均不导通，仅驱动电阻Rg接入，驱动电阻较大，从而限制电流上升的速率。在IGBT电流的非上升阶段，杂散电感的电压大于第一门槛电压Vth1而小于第二门槛电压Vth2，比较器U1输出的V1为低电平而比较器U2输出的V2为高电平，PMOS管导通而NMOS管不导通，驱动电阻Rg1与Rg接入，Rg1与Rg并联，驱动电阻减小，从而减小开通延时，减小开关损耗。

IGBT关断过程中，在IGBT电流的下降阶段，杂散电感的电压大于第一门槛电压Vth1与第二门槛电压Vth2，比较器U1输出的VI为低电平，比较器U2输出的V2为低电平，且由于在IGBT关断过程中，驱动放大电路输出为低电平VEE，所以PMOS管与NMOS管S2均不导通，仅驱动电阻Rg接入，驱动电阻较大，从而限制电流下降的速率，减小电压过冲。在IGBT电流的非下降阶段，杂散电感的电压大于第一门槛电压Vth1而小于第二门槛电压Vth2，在此阶段，比较器U1输出的V1为低电平而比较器U2输出的V2为高电平，NMOS管导通而PMOS管不导通，驱动电阻Rg2与Rg接入，Rg2与Rg并联，驱动电阻减小，从而减小开关损耗。

综上所述，本申请所提供的IGBT驱动电路，增设有一路电感电压检测电路、两路开关驱动电路、两路开关电路以及两路驱动电阻，通过电感电压检测电路检测IGBT开尔文发射极的杂散电感的电压，并通过开关驱动电路据此杂散电感的电压控制相应开关电路的导通状态，实现驱动电阻大小的主动切换。IGBT开通的过程中，在IGBT电流的上升阶段不接入第一驱动电阻与第二驱动电阻，此时接入的驱动电阻的大小为第三驱动电阻的大小，驱动电阻较大，从而可限制IGBT电流上升的速率，减小了电流过冲；在IGBT电流的非上升阶段接入第一驱动电阻，此时接入的驱动电阻的大小为第一驱动电阻与第三驱动电阻并联后的电阻大小，驱动电阻减小，由此减小了开通延时，增大了电压下降的速率，从而减小了开通损耗。IGBT关断的过程中，在IGBT电流的非下降阶段接入第二驱动电阻，此时接入的驱动电阻的大小为第二驱动电阻与第三驱动电阻并联后的电阻大小，驱动电阻减小，由此减小了关断延时，增大了电压上升的速率，从而减小了关断损耗。在IGBT电流的下降阶段不接入第一驱动电阻与第二驱动电阻，此时接入的驱动电阻的大小为第三驱动电阻的大小，驱动电阻较大，从而可限制IGBT电流下降的速率，减小了电压过冲。由此，在IGBT开关过程中的不同阶段接入合适的驱动电阻，能够在不增加IGBT的工作应力的同时降低IGBT的开关损耗，减少散热成本，提升系统效率。

因为情况复杂，无法一一列举进行阐述，本领域技术人员应能意识到，在本申请提供的实施例的基本原理下结合实际情况可以存在多个例子，在不付出足够的创造性劳动下，应均在本申请的范围内。

说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

以上对本申请所提供的IGBT驱动电路进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其它变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims (10)

1.一种IGBT驱动电路，其特征在于，包括：

驱动放大电路、电感电压检测电路、第一开关电路、第二开关电路、第一开关驱动电路、第二开关驱动电路、第一驱动电阻、第二驱动电阻以及第三驱动电阻；所述第一驱动电阻的一端连接IGBT的门极，另一端串联所述第一开关电路后连接所述驱动放大电路的输出端；所述第二驱动电阻的一端连接所述IGBT的门极，另一端串联所述第二开关电路后连接所述驱动放大电路的输出端；所述第三驱动电阻的一端连接所述驱动放大电路的输出端，另一端连接所述IGBT的门极；所述电感电压检测电路连接所述IGBT的开尔文发射极以及所述第一开关驱动电路与所述第二开关驱动电路，用于检测所述IGBT的开尔文发射极的杂散电感的电压；所述第一开关驱动电路还连接所述第一开关电路，所述第二开关驱动电路还连接所述第二开关电路；

所述第一开关驱动电路，用于根据所述杂散电感的电压控制所述第一开关电路的导通状态，使在所述IGBT关断的过程中，所述第一开关电路始终不导通；在所述IGBT开通的过程中，所述第一开关电路在IGBT电流的上升阶段不导通，在IGBT电流的非上升阶段导通；

所述第二开关驱动电路，用于根据所述杂散电感的电压控制所述第二开关电路的导通状态；使在所述IGBT开通的过程中，所述第二开关电路始终不导通；在所述IGBT关断的过程中，所述第二开关电路在IGBT电流的下降阶段不导通，在IGBT电流的非下降阶段导通。

2.根据权利要求1所述的IGBT驱动电路，其特征在于，所述第一开关电路包括：

第一开关管与第一二极管；所述第一开关管的第一端连接所述第一开关驱动电路的输出端，所述第一开关管的第二端连接所述第一二极管的阴极，所述第一二极管的阳极连接所述驱动放大电路的输出端，所述第一开关管的第三端串联所述第一驱动电阻后连接所述IGBT的门极。

3.根据权利要求2所述的IGBT驱动电路，其特征在于，所述第二开关电路包括：

第二开关管与第二二极管；所述第二开关管的第一端连接所述第二开关驱动电路的输出端，所述第二开关管的第二端连接所述第二二极管的阳极，所述第二二极管的阴极连接所述驱动放大电路的输出端，所述第二开关管的第三端串联所述第二驱动电阻后连接所述IGBT的门极。

4.根据权利要求3所述的IGBT驱动电路，其特征在于，所述电感电压检测电路包括：

第一电阻与第二电阻；所述第一电阻的一端连接所述IGBT的开尔文发射极，所述第一电阻的另一端连接所述第二电阻的一端，所述第二电阻的另一端接地，所述第一电阻与所述第二电阻相连的一端作为所述电感电压检测电路的输出端。

5.根据权利要求4所述的IGBT驱动电路，其特征在于，所述第一开关驱动电路包括：

第一比较电路，用于将所述杂散电感的电压与第一门槛电压进行比较并输出相应的电平；其中，所述第一门槛电压为负值；

第一电平位移电路，用于将所述第一比较电路输出的电平上移，并输出上移后的电平至所述第一开关管，以控制所述第一开关管导通或关断。

6.根据权利要求5所述的IGBT驱动电路，其特征在于，所述第二开关驱动电路包括：

第二比较电路，用于将所述杂散电感的电压与第二门槛电压进行比较并输出相应的电平；其中，所述第二门槛电压为正值；

第二电平位移电路，用于将所述第二比较电路输出的电平下移，并输出下移后的电平至所述第二开关管，以控制所述第二开关管导通或关断。

7.根据权利要求6所述的IGBT驱动电路，其特征在于，所述第一比较电路包括：

第三电阻、第四电阻以及第一比较器；

所述第三电阻的一端连接所述第一门槛电压，所述第三电阻的另一端连接所述第四电阻的一端，所述第四电阻的另一端接地，所述第一比较器的负输入端连接所述电感电压检测电路的输出端，所述第一比较器的正输入端连接所述第三电阻与所述第四电阻之间，所述第一比较器的输出端作为所述第一比较电路的输出端。

8.根据权利要求7所述的IGBT驱动电路，其特征在于，所述第二比较电路包括：

第五电阻、第六电阻以及第二比较器；

所述第五电阻的一端连接所述第二门槛电压，所述第五电阻的另一端连接所述第六电阻的一端，所述第六电阻的另一端接地，所述第二比较器的负输入端连接所述电感电压检测电路的输出端，所述第二比较器的正输入端连接所述第五电阻与所述第六电阻之间，所述第二比较器的输出端作为所述第二比较电路的输出端。

9.根据权利要求8所述的IGBT驱动电路，其特征在于，所述第一电平位移电路包括：

第一电容与第一稳压二极管；所述第一电容与所述第一稳压二极管并联，且所述第一稳压二极管的阳极所在公共端连接所述第一比较电路的输出端，所述第一稳压二极管的阴极所在公共端连接所述第一开关管的第一端。

10.根据权利要求9所述的IGBT驱动电路，其特征在于，所述第二电平位移电路包括：

第二电容与第二稳压二极管；所述第二电容与所述第二稳压二极管并联，且所述第二稳压二极管的阴极所在公共端连接所述第二比较电路的输出端，所述第二稳压二极管的阳极所在公共端连接所述第二开关管的第一端。

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