[发明专利]适用于IGBT的栅极驱动信号传输电路及其传输方法

说明书

本发明公开了一种适用于IGBT的栅极驱动信号传输电路，包括调制电路、高频变压器、检波电路及信号还原电路，调制电路包括组成全桥结构的开关S1、S2、S3、S4，开关S1对应的第一输入信号为栅极驱动信号，开关S2对应的第二输入信号与第一输入信号互补，开关S3对应的第三输入信号与第一输入信号具有相位差，开关S4对应的第四输入信号与第三输入信号互补，调制电路对栅极驱动信号进行移相调制，高频变压器将移相调制后的栅极驱动信号耦合至检波电路，检波电路检波得到调制电路的调制信号，信号还原电路根据调制信号还原得到栅极驱动信号。与现有技术相比，本发明栅极驱动信号传输电路的体积和重量显著降低，且电路整体所用元件少，容易实现、可靠性高。

技术领域

本发明涉及驱动信号传输技术领域，更具体的涉及一种适用于IGBT的栅极驱动信号传输电路及其传输方法。

背景技术

绝缘栅双极型晶体管(IGBT)作为第三代功率半导体器件，已经广泛应用于生活及工业生产领域。

为了给IGBT提供可靠的开通、关断控制及保护功能，其栅极驱动电路起到了重要作用，IGBT栅极驱动电路的特性直接决定了由IGBT构成的电力电子系统的运行损耗、电磁兼容性以及装置最高的开关频率等性能，对设备的性能和寿命有重要影响。而开关信号传输作为IGBT栅极驱动电路的基础功能，对其可靠性体积以及重量都产生了很高要求。传统的IGBT栅极驱动电路的开关信号传输途径通常采用变压器耦合、光电耦合或光纤耦合。然而，传统变压器耦合存在体积大、重量高的缺点；光电耦合存在耐压低、信号传输延时高的缺点，导致传统的IGBT栅极驱动电路的开关信号传输途径难以应用于1700V以上的领域；而光纤耦合也存在信号传输延时高以及端口容易积灰、维护困难的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用于IGBT的栅极驱动信号传输电路，以减少栅极驱动信号传输电路的体积和重量、降低信号的传输延时。

本发明的另一目的在于提供一种适用于IGBT的栅极驱动信号传输方法，以减少栅极驱动信号传输电路的体积和重量、降低信号的传输延时。

为实现上述目的，本发明提供了一种适用于IGBT的栅极驱动信号传输电路，包括：

调制电路，所述调制电路包括组成全桥结构的开关S1、S2、S3、S4，所述开关S1对应的第一输入信号为栅极驱动信号，所述开关S2对应的第二输入信号与所述第一输入信号互补，所述开关S3对应的第三输入信号与所述第一输入信号具有一相位差，所述开关S4对应的第四输入信号与所述第三输入信号互补，所述调制电路输出移相调制后的所述栅极驱动信号；

高频变压器，所述高频变压器的初级线圈与所述调制电路的输出端连接，以对移相调制后的所述栅极驱动信号进行耦合；

检波电路，所述检波电路的输入端与所述高频变压器的次级线圈连接，所述检波电路用于对移相调制后的所述栅极驱动信号进行检波，以得到所述调制电路的调制信号；以及

信号还原电路，所述信号还原电路的输入端与所述检波电路的输出端连接，用于根据所述调制信号还原得到所述栅极驱动信号。

与现有技术相比，本发明适用于IGBT的栅极驱动信号传输电路包括调制电路、高频变压器、检波电路以及信号还原电路，其中调制电路用于对栅极驱动信号进行移相调制，高频变压器将移相调制后的栅极驱动信号耦合至检波电路，检波电路进行检波(即解调)得到调制电路的调制信号，最后信号还原电路根据得到的调制信号还原得到经传输电路所传输的栅极驱动信号，由于高频变压器传输的信号为微秒级的极短脉冲信号，因此高频变压器所需伏秒积相对传统的变压器耦合技术明显降低，因而其体积和重量都显著降低，进而缩小了IGBT栅极驱动电路的体积和重量；同时，采用上述传输电路进行栅极驱动信号的传输时，栅极驱动信号的频率和占空比不再受到限制，且传输电路整体所用元件少，容易实现且可靠性高。