CN216216503U - 一种功率器件驱动电路 - Google Patents
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Abstract
一种功率器件驱动电路，包括驱动芯片、功率器件、第一电阻器、第二电阻器、第三电阻器，第四电容器，驱动芯片的驱动端与第一电阻器的第一端连接，第一电阻器的第二端与第二电阻器的一端连接，第二电阻器的另一端与功率器件的栅极（门极）连接，功率器件的栅极（门极）与集电极之间连接有第一电容器,功率器件的栅极（门极）与其发射极之间连接有第二电容器,功率器件的集电极与发射极之间连接有第三电容器。本实用新型实现功率器件关断时，在驱动电压下降到米勒平台以前，具有较快的下降速度，下降到米勒平台以后，具有较慢的下降速度。通过上述方式，降低功率器件的开通关断延时，降低功率器件上电压、电流的变化率，提高驱动性能。
Description
技术领域
本实用新型涉及电学领域，尤其涉及电力电子功率器件驱动电路，特别是一种功率器件驱动电路。
背景技术
传统的功率器件驱动电路是将控制电路输出的PWM信号放大，驱动功率器件完成开关动作。传统的驱动电路通过改变驱动电阻值、驱动电路上并联电容等方式调整功率器件的电流变化率、电压尖峰等特性。然而上述驱动电路始终遵循一阶RC充放电特性，无法满足降低du/dt（电压变化率）、di/dt（电流变化率），提高开关速度快，减小开关延迟低，降低开关损耗的需求。
为提高驱动电路的性能，现有技术中研究了分段驱动、多阶驱动、谐振驱动等多种驱动技术，这些电路采用主动控制的方式。如分段驱动需要比较器检测功率器件的栅极（门极）电压，根据电压的不同阶段控制驱动电阻的大小，达到优化驱动速度的效果。多阶驱动则需要通过电路检测du/dt、di/dt的变化，调整驱动速度。谐振驱动则是通过驱动回路的谐振，控制器驱动电流的大小，进而控制功率器件的电流变化率、电压尖峰等特性。
上述驱动电路都存在控制复杂、调试困难、受寄生参数影响大的缺点，一致性较差，并且成本相对较高，无法满足大批量应用。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种功率器件驱动电路，所述的这种功率器件驱动电路要解决现有技术中的功率器件驱动电路控制复杂、调试困难、受寄生参数影响大、一致性较差的技术问题。
本实用新型的一种功率器件驱动电路，包括驱动芯片、功率器件、第一电阻器、第二电阻器、第三电阻器、第一电容器、第二电容器、第三电容器、第四电容器，驱动芯片的正极输入端与供电电压连接，驱动芯片的接地端接地，驱动芯片的驱动端与第一电阻器的第一端连接，第一电阻器的第二端与第二电阻器的一端连接，第二电阻器的另一端与功率器件的栅极（门极）连接，功率器件的栅极（门极）与集电极之间连接有第一电容器, 功率器件的栅极（门极）与其发射极之间连接有第二电容器, 功率器件的集电极与发射极之间连接有第三电容器, 功率器件的集电极接地，第一电阻器的第二端与第三电阻器的一端连接，第三电阻器的另一端与第四电容器的一端连接，第四电容器的另一端接地。
进一步的，所述的第四电容器电容值为第一电容器的2～3倍。
本实用新型与现有技术相比，其效果是积极和明显的。本实用新型的一种功率器件驱动电路通过在功率器件外围搭载RC网络，与功率器件的栅极（门极）电容一起，组成二阶阻容网络，通过调整外围电阻、电容值，改变功率器件栅极（门极）充放电特性，通过调整充放电曲线的转折点，实现功率器件开通时，在米勒平台以前驱动电压具有较慢的上升速度，米勒平台以后，提高电压上升速度；实现功率器件关断时，在驱动电压下降到米勒平台以前，具有较快的下降速度，下降到米勒平台以后，具有较慢的下降速度。通过上述方式，降低功率器件的开通关断延时，降低功率器件上电压、电流的变化率，提高驱动性能。
附图说明
图1为本实用新型的一种功率器件驱动电路结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步描述，但本实用新型并不限制于本实施例，凡是采用本实用新型的相似结构及其相似变化，均应列入本实用新型的保护范围。
实施例1
如图1所示，本实用新型的一种功率器件驱动电路，包括驱动芯片DRV、功率器件1、第一电阻器R1、第二电阻器R2、第三电阻器R3、第四电容器C4，驱动芯片DRV的正极输入端与供电电压VCC连接，驱动芯片DRV的接地端接地，驱动芯片DRV的驱动端与第一电阻器R1的第一端连接，第一电阻器R1的第二端与第二电阻器R2的一端连接，第二电阻器R2的另一端与功率器件1的栅极（门极）连接，功率器件1的栅极（门极）与其集电极之间连接有第一电容器CGS, 功率器件1的栅极（门极）与其发射极之间连接有第二电容器CGD, 功率器件1的集电极与发射极之间连接有第三电容器CDS, 功率器件1的集电极接地，第一电阻器R1的第二端与第三电阻器R3的一端连接，第三电阻器R3的另一端与第四电容器C4的一端连接，第四电容器C4的另一端接地。
进一步的，所述的第四电容器C4电容值为第一电容器CGS的2～3倍。
具体的，本实施例中的驱动芯片DRV、功率器件1、电阻器、电容器等均采用现有技术中的公知方案，本领域技术人员均已了解，在此不再赘述。例如，功率器件1可采用绝缘栅双极型晶体管（IGBT），驱动芯片DRV可采用IGBT驱动电路，如日本富士公司生产的EXB841芯片。
本实施例的工作原理：
如图1所示，驱动芯片DRV输出的驱动电压经过第一电阻器R1以后分成两路，一路通过第二电阻器R2控制功率器件1的栅极（门极）电压；另一路通过第三电阻器R3给第四电容器C4充放电。第一电阻器R1、第二电阻器R2、第三电阻器R3、第四电容器C4、第一电容器CGS形成阻容二阶网络。通过调整第一电阻器R0、第三电阻器R1的比值，可以方便地更改栅极（门极）电压的转折点。通常情况下第四电容器C4取值为第一电容器CGS的2～3倍，取R1/(R1+R3)*VCC的值接近米勒平台电压，则驱动信号由VCC变为零时, 第一电阻器R1、第三电阻器R3、第二电阻器R2三个电阻器之间的接点迅速变为R1/(R1+R3)*VCC。由此，可以实现驱动电压快速降到米勒平台附近，减少了驱动电压下降速度，减少了关断延迟。同理，开通状态也达到了类似的效果。
综上，可以比较容易地实现功率器件1开通时，在驱动电压上升到米勒平台以前具有较慢的上升速度，米勒平台以后，提高电压上升速度；实现功率器件1关断时，在驱动电压下降到米勒平台以前，具有较快的下降速度，下降到米勒平台以后，具有较慢的下降速度。降低功率器件1的开通关断延时，降低功率器件1上电压、电流的变化率，提高驱动性能。
另外，为了实现更精准的驱动电压控制，可以通过列出栅极（门极）电压随时间的表达公式或者通过电路仿真来调整电路参数。
Claims (2)
1.一种功率器件驱动电路，其特征在于：包括驱动芯片、功率器件、第一电阻器、第二电阻器、第三电阻器、第一电容器、第二电容器、第三电容器、第四电容器，驱动芯片的正极输入端与供电电压连接，驱动芯片的接地端接地，驱动芯片的驱动端与第一电阻器的第一端连接，第一电阻器的第二端与第二电阻器的一端连接，第二电阻器的另一端与功率器件的栅极连接，功率器件的栅极与集电极之间连接有第一电容器, 功率器件的栅极与其发射极之间连接有第二电容器, 功率器件的集电极与发射极之间连接有第三电容器, 功率器件的集电极接地，第一电阻器的第二端与第三电阻器的一端连接，第三电阻器的另一端与第四电容器的一端连接，第四电容器的另一端接地。
2.根据权利要求1所述的一种功率器件驱动电路，其特征在于：所述的第四电容器电容值为第一电容器的2～3倍。
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2021
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