專利名稱：一種柵極改進型igbt驅(qū)動電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的涉及驅(qū)動電路，特別是一種單電源供電的短路保護的IGBT驅(qū)動電路。
背景技術(shù)：
絕緣門極雙極型晶體管(Isolated Gate Bipolar Transistor簡稱IGBT)是復合了功率場效應管和電力晶體管的優(yōu)點而產(chǎn)生的一種新型復合器件，具有輸入阻抗高、工作速度快、熱穩(wěn)定性好驅(qū)動電路簡單、通態(tài)電壓低、耐壓高和承受電流大等優(yōu)點，因此現(xiàn)今應用日益廣泛。但是IGBT良好特性的發(fā)揮往往因其柵極驅(qū)動電路設(shè)計上的不合理，制約著IGBT的推廣及應用。性能良好的驅(qū)動電路，可使電力電子器件工作在較理想的開關(guān)狀態(tài)，縮短開關(guān)時間，減少開關(guān)損耗，對裝置的運行效率、可靠性、安全性都有重要的意義。但是在開關(guān)電源裝置中，由于它工作在高壓、大電流的條件下，使得IGBT容易損壞并且一般IGBT驅(qū)動電路常用一個柵極電阻無法滿足同一電路中不同要求的開通時間和關(guān)斷時間需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是針對上述問題，旨在提供一種改進型穩(wěn)定可靠的具有短路保護功能并且可調(diào)節(jié)不同開通和關(guān)斷的IGBT驅(qū)動電路。本發(fā)明的實現(xiàn)方式是電氣隔離開通電路，兩級放大電路、射極跟隨器、短路信號檢測電路、IGBT短路保護電路及柵極電阻改進電路組成，其中電氣隔離開通電路由高速光耦Ul分別與電阻R1、R2、R3、R4、R5連接組成；兩級放大電路由三極管Tl串并聯(lián)三極管T2三極管T3、三極管T4、三極管T5連接組成；射極跟隨器由三極管Tl和R7串聯(lián)組成；短路信號檢測電路由D2、電阻R6、電阻R12和T6串聯(lián)組成；IGBT短路保護電路由在IGBT柵源之間并接的雙向穩(wěn)壓管D4和D5，電阻R13和電阻Rll組成；柵極電阻改進電路由電阻RGl并聯(lián)快恢復二極管Dl后與電阻RF2連接組成。本發(fā)明的有益技術(shù)效果是本發(fā)明中利用高速光耦Ul實現(xiàn)輸入輸出信號的電氣隔離，能夠使驅(qū)動電路與控制電路在電位上要嚴格隔離，而且適合高頻應用場合。且本發(fā)明中短路保護電路運用集電極退飽和原理，在發(fā)生集電極電流過大時，減小IGBT的驅(qū)動電壓GEV，在IGBT損壞之前，將其關(guān)斷，從而保護了 IGBT。柵極電阻改進電路實現(xiàn)在同一電路中不同要求的開通時間和關(guān)斷時間。


圖1是一般IGBT的驅(qū)動電路的原理圖。圖2是本發(fā)明中的柵極電阻改進實施例電路圖之一。圖3是本發(fā)明中的柵極電阻改進實施例電路圖之一。圖4是本發(fā)明中的柵極電阻改進實施例電路圖之一。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明。參照圖1，一般IGBT的驅(qū)動電路主要由電氣隔離開通電路，兩級放大電路、射極跟隨器、短路信號檢測電路、IGBT短路保護電路組成，其中電氣隔離開通電路由高速光耦Ul分別與電阻R1、R2、R3、R4、R5連接組成；兩級放大電路由三極管Tl串并聯(lián)三極管T2三極管T3、三極管T4、三極管T5連接組成；射極跟隨器由三極管Tl和R7串聯(lián)組成；短路信號檢測電路由D2、電阻R6、電阻R12和T6串聯(lián)組成；IGBT短路保護電路由在IGBT柵源之間并接的雙向穩(wěn)壓管D4和D5，電阻Rl3和電阻Rl1、門極串電阻Rg連接構(gòu)成的一個負電壓分壓電路組成。參照圖2與圖3，在圖1所示的一般IGBT的驅(qū)動電路基礎(chǔ)上，將原單一柵極電阻Rg改成本發(fā)明中的柵極電阻改進電路，柵極電阻改進電路由電阻RGl并聯(lián)快恢復二極管Dl后與電阻RF2連接組成，實現(xiàn)在同一電路中不同要求的開通時間和關(guān)斷時間。參照圖4，在圖1所示的一般IGBT的驅(qū)動電路基礎(chǔ)上，將原單一柵極電阻Rg改成本發(fā)明中的柵極電阻改進電路，柵極電阻改進電路由電阻RGl串聯(lián)電阻RG2，且電阻RGl與快恢復二極管D I并聯(lián)，電阻RG2與快恢復二極管D2并聯(lián)組成，實現(xiàn)在同一電路中不同要求的開通時間和關(guān)斷時間。正常工作時
當控制電路送來高電平信號時，高速光耦Ul截止，T1、T3、T5導通，而Τ2和Τ4截止，此時G點的電壓為0V，而由于Rll和R13的分壓作用，E點的電壓為+9，所以在柵源之間產(chǎn)生-9V的電壓，使IGBT快速關(guān)斷，其中C3慮除高頻信號。當控制電路送來低電平信號時，高速光耦Ul導通，Τ1、Τ3、Τ5截止，而Τ2和Τ4導通，此時G電壓為+24V，E點的電壓為+9，所以在柵源之間產(chǎn)生+15V的電壓，使IGBT快速開通。短路故障時
當IGBT導通時，T6截止，A點的電位取決于D2、R6、R12和CESv的分壓決定，當逆變電路的負載發(fā)生短路或上、下橋臂直通時而使集電極電流過大時，IGBT集電極退飽和，A點電位升高，從而T7導通，使得B點的電位升高Dl導通，使E點電壓高，因為電容C3的電壓不會突變，所以E點電壓會按照指數(shù)規(guī)律持續(xù)升高，隨著E點電壓的升高，柵源極間的電壓逐漸變低甚至完全關(guān)斷，從而限制了集電極電流。避免了因集電極過流而損壞GIBT，當故障排除后，整個電路又會自動恢復正常工作。
權(quán)利要求
1.柵極改進型IGBT驅(qū)動電路，其特征在于包括電氣隔離開通電路，兩級放大電路、射極跟隨器、短路信號檢測電路、IGBT短路保護電路及柵極電阻改進電路組成，其中，所述的電氣隔離開通電路由高速光耦Ul分別與電阻Rl、R2、R3、R4、R5連接組成；所述的兩級放大電路由三極管Tl串并聯(lián)三極管T2三極管T3、三極管T4、三極管T5連接組成；所述的射極跟隨器由三極管Tl和R7串聯(lián)組成；短路信號檢測電路由D2、電阻R6、電阻Rl2和T6串聯(lián)組成；所述的IGBT短路保護電路由在IGBT柵源之間并接的雙向穩(wěn)壓管D4和D5，電阻R13和電阻Rll組成；所述的柵極電阻改進電路由電阻RGl并聯(lián)快恢復二極管Dl后與電阻RF2連接組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柵極改進型IGBT驅(qū)動電路，其特征在于所述的柵極電阻改進電路可以由電阻RGl串聯(lián)電阻RG2，且電阻RGl與快恢復二極管D I并聯(lián)，電阻RG2與快恢復二極管D2并聯(lián)組成。
全文摘要
柵極改進型IGBT驅(qū)動電路，涉及一種單電源供電的短路保護的IGBT驅(qū)動電路。電氣隔離開通電路，兩級放大電路、射極跟隨器、短路信號檢測電路、IGBT短路保護電路及柵極電阻改進電路組成。本發(fā)明設(shè)計科學合理，利用高速光耦U1實現(xiàn)輸入輸出信號的電氣隔離，能夠使驅(qū)動電路與控制電路在電位上要嚴格隔離，而且適合高頻應用場合。且本發(fā)明中短路保護電路運用集電極退飽和原理，在發(fā)生集電極電流過大時，減小IGBT的驅(qū)動電壓GEV，在IGBT損壞之前，將其關(guān)斷，從而保護了IGBT。柵極電阻改進電路實現(xiàn)在同一電路中不同要求的開通時間和關(guān)斷時間。
文檔編號H03K17/08GK103001620SQ20121045646
公開日2013年3月27日 申請日期2012年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月14日
發(fā)明者胡圣發(fā) 申請人:武漢謀智科技信息技術(shù)有限公司