[发明专利]一种集成缓冲电路的驱动装置

说明书

本发明公开了一种集成缓冲电路的驱动装置，该驱动装置用于驱动功率模块，功率模块的信号端子在驱动装置上引出；该驱动装置包括驱动电路和缓冲电路，缓冲电路集成在驱动装置上，由无源元件组成，连接在功率模块的两信号端子之间，两信号端子分别为与母线正极等电位的端子和与母线负极等电位的端子，用于抑制功率器件开关过程的电压尖峰；驱动电路包括驱动芯片、供电电源电路、推挽电路和故障保护电路，其用于驱动功率器件的通断。本发明在功率端子包含缓冲电路的基础上在信号端子之间增加缓冲电路，更有效地抑制功率器件开关过程的电压峰值，保证了功率器件的安全。

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，尤其是涉及一种集成缓冲电路的驱动装置。

背景技术

目前电力电子技术广泛应用于电机驱动、柔直和不间断电源等多个领域。工业应用对电力电子变换器的功率需求越来越高，而电力电子变换器的重要组成部分为功率开关器件，分立式功率器件往往难以满足不断增长的功率需求，因此采用串联或并联的方式提升功率输出能力。为了提高功率密度和减小由于串联/并联引起的杂散电感，采用将功率芯片裸片封装在一个模块内部的方式，得到满足功率需求的功率模块，在功率模块周围包含功率端子，用于电流的传输，在模块顶部包含信号端子，用于功率器件的驱动和故障检测及保护。

在直流变交流的应用场合采用逆变器进行电能变换，逆变器由长母线、功率缓冲电容、功率模块几部分组成。在靠近功率模块的位置包含提供缓冲作用的电容(简称功率缓冲电容)，直流电源通过很长的正负母线与功率缓冲电容相连，功率缓冲电容通过功率端子与功率模块相连。以逆变器的一个半桥为例进行分析，其简易原理图如图1所示，由长母线、功率缓冲电容、功率模块和驱动装置四部分组成，其中功率模块的信号端子在驱动装置上引出，图中C_bus为功率缓冲电容，S₁和S₂是功率模块中的开关器件，L_s1为功率缓冲电容内部的杂感，L_s2为正母线和功率缓冲电容连接功率端子和驱动装置上引出与正母线等电位信号端子之间的杂感，L_s3为负母线和功率缓冲电容连接功率端子和驱动装置上引出与负母线等电位信号端子之间的杂感，L_s4为功率模块内部的杂感。

在应用中通过控制功率器件的通断来控制输出电流，功率器件的通断导致电流的换流过程，例如由下管的开关管换流至上管的二极管或由上管的二极管换流至下管的开关管，换流过程中电流变化速度快，频率高，长母线表现出的阻抗较大，可忽略不记，换流过程的简易原理图如图2所示。

在S₂关断瞬间，下管S₂的电流换流至上管S₁的续流二极管，由于上管续流二极管的钳位作用，下管S₂的电压首先上升到母线电压值V_dc，然后S₂上的电流开始换流至S₁的续流二极管上，该换流过程简化电路原理图如图3所示，图中C_oss2是下管S₂的输出电容，在换流过程中杂感上会产生感应电压，感应电压为ΔV＝(L_s1+L_s2+L_s3+L_s4)·di/dt，根据KVL方程，杂感上的感应电压会叠加到输出电容C_oss2即下管S₂上，在下管S₂上产生电压尖峰，电压峰值为V_max＝V_dc+(L_s1+L_s2+L_s3+L_s4)·di/dt，电压峰值超过器件的额定值将导致器件的损坏。