一種開關(guān)過程自動(dòng)跟蹤控制的大功率igbt驅(qū)動(dòng)電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于新型半導(dǎo)體器件及電路技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及一種開關(guān)過程自動(dòng)跟蹤控 制的大功率IGBT驅(qū)動(dòng)電路。
【背景技術(shù)】
[0002] 作為電力電子變流設(shè)備的"CPU",IGBT成為未來電力電子器件應(yīng)用發(fā)展的必然方 向。隨著電力電子技術(shù)的不斷發(fā)展，對IGBT驅(qū)動(dòng)電路也提出了新的要求：更高的開關(guān)頻率， 更小的開關(guān)損耗，在開關(guān)瞬間可W有效地抑制電流變化率dicAlt的影響，因此，驅(qū)動(dòng)電路就 要保證IGBTW較快的速度開通和關(guān)斷，同時(shí)最大限度的減小EMI，確保IGBT安全開關(guān)。
[0003] 傳統(tǒng)IGBT驅(qū)動(dòng)電路多使用開環(huán)的驅(qū)動(dòng)電路模式，通過簡單的調(diào)整驅(qū)動(dòng)電路的柵 極電阻值來控制開關(guān)過程，導(dǎo)致IGBT開關(guān)過程中開關(guān)損耗大。近年來隨著技術(shù)的發(fā)展，出 現(xiàn)了一種多級動(dòng)態(tài)柵電阻驅(qū)動(dòng)的方案，其基本思想是在IGBT開通/關(guān)斷的不同階段，切換 成不同阻值的柵電阻驅(qū)動(dòng)來減小IGBT的開關(guān)損耗。但是運(yùn)種方案中一方面各個(gè)階段的控 制通過手動(dòng)設(shè)定固定的延遲時(shí)間來實(shí)現(xiàn)，無法實(shí)現(xiàn)對開通關(guān)斷過程中電流變化的自動(dòng)跟蹤 控制，另一方面僅靠切換有限的幾檔電阻阻值無法對開關(guān)過程中IGBT的dicAlt進(jìn)行精確 控制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種開關(guān)過程自動(dòng)跟蹤控制的大功率IGBT驅(qū)動(dòng)電路，解決 了現(xiàn)有多級柵電阻驅(qū)動(dòng)電路中無法自動(dòng)跟蹤控制開關(guān)過程和精確控制電流變化率dicAlt 的問題。 陽0化]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種開關(guān)過程自動(dòng)跟蹤控制的大功率IGBT驅(qū)動(dòng)電 路，包括=步驅(qū)動(dòng)控制模塊，=步驅(qū)動(dòng)控制模塊分別與山。/化檢測模塊、功率放大模塊連 接，di。/化檢測模塊、功率放大模塊均與IGBT連接。
[0006] 本發(fā)明的特點(diǎn)還在于，
[0007]S步驅(qū)動(dòng)控制模塊包括PWM信號電平移位電路和開環(huán)運(yùn)算放大器，PWM信號電平 移位電路將接收到的PWM信號中的開通控制信號和關(guān)斷控制信號分別轉(zhuǎn)換為正電壓Vuw。。 和負(fù)電壓VkwWf,其中Vkw。。和VKWWf由外部接入巧環(huán)運(yùn)算放大器同相端輸入?yún)⒖茧娖?Vkw,其中，開通過程輸入為Vkw。。，關(guān)斷過程輸入為VkwWf;開環(huán)運(yùn)算放大器反相端接dic/化 檢測模塊；開環(huán)運(yùn)算放大器的輸出端接功率放大模塊。
[000引針對IPM模塊，di。/化檢測模塊包括相互連接的微分電路和二級反相比例放大電 路，二級反相比例放大電路與S步驅(qū)動(dòng)控制模塊連接，微分電路通過分流器與IGBT連接。 陽009] 針對IGBT模塊，化/化檢測模塊包括一級反相比例放大電路，一級反相比例放 大電路的一端與=步驅(qū)動(dòng)控制模塊連接，一級反相比例放大電路的另一端通過寄生電感與IGBT連接。
[0010] 功率放大模塊采用NMOS晶體管和PMOS晶體管組成的推挽電路，用于增強(qiáng)驅(qū)動(dòng)電 路功率，增強(qiáng)柵驅(qū)動(dòng)電流。
[0011] 本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明一種開關(guān)過程自動(dòng)跟蹤控制的大功率IGBT驅(qū)動(dòng)電 路，采用W開環(huán)運(yùn)算放大器為核屯、的S步驅(qū)動(dòng)控制模塊可自動(dòng)跟蹤IGBT開通關(guān)斷過程各 階段，實(shí)現(xiàn)對IGBT開通關(guān)斷過程的優(yōu)化控制，減小其開關(guān)損耗；同時(shí)針對不同的IGBT和應(yīng) 用場合，通過設(shè)置外加參考電壓的大小即可對實(shí)現(xiàn)對IGBT電流變化率dicAlt的精確控制， 從而有效地保護(hù)IGBT。
【附圖說明】
[0012] 圖1是本發(fā)明一種大功率IGBT驅(qū)動(dòng)電路的電路框架圖； 陽01引圖2是本發(fā)明一種大功率IGBT驅(qū)動(dòng)電路的應(yīng)用于IPM模塊的電路圖；
[0014] 圖3是本發(fā)明一種大功率IGBT驅(qū)動(dòng)電路的應(yīng)用于IGBT模塊的電路圖。
[0015] 圖中，1.S步驅(qū)動(dòng)控制模塊，2.dic/dt檢測模塊，3.功率放大模塊，4.PWM信號電 平移位電路，5.開環(huán)運(yùn)算放大器，6.微分電路，7.二級反相比例放大電路，8.分流器，9.寄 生電感，10. -級反相比例放大電路。
【具體實(shí)施方式】
[0016] 下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0017] 本發(fā)明一種開關(guān)過程自動(dòng)跟蹤控制的大功率IGBT驅(qū)動(dòng)電路，電路框架圖如圖1所 示，包括=步驅(qū)動(dòng)控制模塊1，=步驅(qū)動(dòng)控制模塊1分別與山。/化檢測模塊2、功率放大模 塊3連接，dit/化檢測模塊2、功率放大模塊3均與IGBT連接。
[0018] 如圖2、3所示，其中S步驅(qū)動(dòng)控制模塊1包括PWM信號電平移位電路4和開環(huán)運(yùn) 算放大器5,PWM信號電平移位電路4將控制器發(fā)送過來的PWM信號中的開通控制信號和 關(guān)斷控制信號分別轉(zhuǎn)換為正電壓Vuw。。和負(fù)電壓VUWW，其中Vuw。。和VUWWf由外部接入； 開環(huán)運(yùn)算放大器5同相端輸入?yún)⒖茧娖絍kw,其中，開通過程輸入為Vkw。。，關(guān)斷過程輸入為 VkwWf;開環(huán)運(yùn)算放大器5反相端接di。/化檢測模塊2的輸出Vw3;開環(huán)運(yùn)算放大器5的輸 出端接所述功率放大模塊3。
[0019] 開環(huán)運(yùn)算放大器5在IGBT電流i。不發(fā)生變化時(shí)工作在非線性狀態(tài)，輸出正電源電 壓+Vcc或負(fù)電源電壓-Vee,在IGBT開通過程中，在ic尚未開始增加時(shí)，dicMt檢測模塊2 輸出為0,此時(shí)開環(huán)運(yùn)算放大器5工作在非線性工作區(qū)，輸出正電源電壓+Vcc,電路W最大 電壓充電，加快開通過程；當(dāng)it開始上升時(shí)，開環(huán)運(yùn)算放大器5進(jìn)入線性工作區(qū)，電路進(jìn)入 dicMt負(fù)反饋控制階段，使ic上升斜率被抑制在Vkw。。所決定的特定值；當(dāng)ie穩(wěn)定后，開 環(huán)運(yùn)算放大器5進(jìn)入非線性工作區(qū)，輸出為電源電壓+Vcc，電路再次W最大電壓充電，加速 IGBT完全開通。關(guān)斷過程中，在ic尚未下降時(shí)，開環(huán)運(yùn)算放大器5輸出為電源電壓-Vee,電 路W最大電壓對IGBT放電，加速關(guān)斷IGBT;當(dāng)it開始下降時(shí)，電路進(jìn)入di。/化控制階段， 開環(huán)運(yùn)算放大器5使i。的下降斜率抑制在VKWUff所決定的特定值；當(dāng)ie下降到0時(shí)，開環(huán) 運(yùn)算放大器5輸出為-Vee,電路再次W最大電流對IGBT放電，使其快速完全關(guān)斷。因此，通 過該電路模塊即可完成對IGBT的S步驅(qū)動(dòng)控制和對dit/化的精確控制。
[0020] 針對大功率IPM模塊驅(qū)動(dòng)，其dit/化檢測模塊2如圖2所示，包括相互連接的微分 電路6和二級反相比例放大電路7,二級反相比例放大電路7與=步驅(qū)動(dòng)控制模塊1連接， 微分電路6通過DBC底板集成分流器8與IGBT連接。采用DBC底板集成分流器8的方法 獲得電流ic，之后采用由運(yùn)放OPl構(gòu)成的微分電路6獲得dicMt，再采用由運(yùn)放0P2和0P3 構(gòu)成的二級反相比例放大電路7對信號進(jìn)行放大。 陽OW 當(dāng)ic無變化時(shí)0P3輸出為0,iC上升時(shí)，0P3輸出為正值，iC下降時(shí)，0P3輸出為負(fù) 值。
[0022]設(shè)V。為