[实用新型]IGBT开关特性动态可变的驱动电路

说明书

本实用新型提供了一种IGBT开关特性动态可变的驱动电路，包括：脉冲分配及数字控制芯片、开关阵列及栅极驱动阵列；脉冲分配及数字控制芯片通过部分开关阵列及部分栅极驱动电阻阵列连接IGBT上桥臂的输入端，并通过其余部分开关阵列及其余部分栅极驱动电阻阵列连接IGBT下桥臂的输入端；脉冲分配及数字控制芯片接收控制器的控制脉冲信号，并接收IGBT上桥臂及IGBT下桥臂反馈的状态信息，根据控制脉冲信号及状态信息在完成脉冲分配、脉冲自锁、脉冲互锁等处理后输出控制脉冲驱动IGBT上桥臂及IGBT下桥臂，与此同时控制开关阵列动态改变栅极驱动电阻，优化开关特性，减少开关损耗，此外还可以向控制器反馈故障编码，便于智能故障诊断。

技术领域

本实用新型涉及电力电子技术领域，特别涉及一种IGBT开关特性动态可变的驱动电路。

背景技术

绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)是高速列车牵引辅助变流器中功率模块的核心器件。IGBT驱动器作为功率电路和控制器之间的接口电路，对系统的损耗和可靠性方面有极大的影响，是制约着功率模块自主研制的一项关键技术，一个合理的驱动器设计在整个功率传输变换系统中起着重要的作用，尤其在高电压大功率的应用中，如何对IGBT进行驱动控制和保护以确保IGBT的可靠、安全工作，是IGBT驱动电路及保护设计的难点和关键。

传统的IGBT驱动器由简单模拟电路构成，如对于较低功率等级的IGBT驱动电路，驱动保护方案主要为“控制器+模拟驱动电路”。IGBT的底层保护主要通过“模拟驱动电路”来完成，该方案形式单一，保护级别也单一；对于大功率的IGBT驱动电路，驱动保护方案多为“控制器+模拟脉冲分配电路+模拟驱动电路”。相对于低功率等级驱动方案增加了“模拟脉冲分配电路”，然而这一级电路一般不具备保护功能或保护功能单一。

此外，传统的由模拟电路构成的IGBT驱动器并不能智能地动态控制IGBT的通断过程且保护策略单一，无法满足大功率IGBT的控制性能和保护要求。

实用新型内容

本实用新型实施例提供了一种IGBT开关特性动态可变的驱动电路，以通过改变IGBT动态开关特性，降低开关损耗，减少大功率应用场合的发热对冷却系统的压力。有效抑制故障时刻的过电压和过电流，同时不影响常态下IGBT的开关速度与性能。

为了实现上述目的，本实用新型实施例提供了一种IGBT开关特性动态可变的驱动电路，该IGBT开关特性动态可变的驱动电路包括：

脉冲分配及数字控制芯片、开关阵列及栅极驱动阵列；所述脉冲分配及数字控制芯片通过部分开关阵列及部分栅极驱动电阻阵列连接IGBT上桥臂的输入端，并通过其余部分开关阵列及其余部分栅极驱动电阻阵列连接IGBT下桥臂的输入端；所述脉冲分配及数字控制芯片还连接至所述控制器及所述开关阵列；

脉冲分配及数字控制芯片接收所述控制器的控制脉冲信号，并接收所述IGBT上桥臂及IGBT下桥臂反馈的状态信息，根据所述控制脉冲信号动态及状态信息驱动所述IGBT上桥臂及IGBT下桥臂，动态改变栅极驱动电阻，并对所述IGBT上桥臂及IGBT下桥臂进行脉冲分配、脉冲自锁处理、脉冲互锁处理及开关阵列控制。

一实施例中，所述控制脉冲信号包括：所述IGBT上桥臂的通断控制信号以及所述IGBT下桥臂对通断控制信号。

一实施例中，所述脉冲分配及数字控制芯片根据所述控制脉冲信号反馈控制结果。

一实施例中，若存在IGBT故障发生，所述脉冲分配及数字控制芯片直接完成驱动保护的同时，通过串行通信接口向所述控制器反馈IGBT故障代码。

一实施例中，所述状态信息包括：IGBT的di/dt、du/dt、过流信号及过压信号；所述脉冲分配及数字控制芯片根据所述控制脉冲信号以及状态信息改变栅极驱动阵列的电阻，以改变IGBT的开关特性。