[发明专利]一种新型IGBT负压关断电路

说明书

本发明公开了一种新型IGBT负压关断电路，属于IGBT领域，包括电源电路、IGBT驱动芯片、上桥驱动电路、下桥驱动电路和IGBT晶体管，IGBT驱动芯片的输出引脚分别连接上桥驱动电路和下桥驱动电路，电源电路输出15V电压给上桥驱动电路，输出‑8V电压给下桥驱动电路，上桥驱动电路和下桥驱动电路分别与IGBT晶体管的门极连接，IGBT晶体管的集电极连接高压电源，发射极接地，电源电路的开关频率与IGBT晶体管的开关频率为四倍差。本发明当输出电流瞬变引起输出电压波动时，电源模块能迅速检测到这种变化，并迅速作出反应，稳定输出电压。

技术领域

本发明涉及IGBT技术领域，特别是指一种新型IGBT负压关断电路。

背景技术

绝缘门极双极型晶体管(Isolated Gate Bipolar Transistor简称IGBT)是复合了功率场效应管和电力晶体管的优点而产生的一种新型复合器件，具有输入阻抗高、工作速度快、热稳定性好驱动电路简单、通态电压低、耐压高和承受电流大等优点，因此现今应用相当广泛。IGBT是强电流、高压应用和快速终端设备用垂直功率场效应管的自然进化。由于实现一个较高的击穿电压BVDSS需要一个源漏通道，而这个通道却具有很高的电阻率，因而造成功率场效应管具有RDS(on)数值高的特征，IGBT消除了现有功率场效应管的这些主要缺点。虽然最新一代功率场效应管器件大幅度改进了RDS(on)特性，但是在高电平时，功率导通损耗仍然要比IGBT技术高出很多。较低的压降，转换成一个低VCE(sat)的能力，以及IGBT的结构，同一个标准双极器件相比，可支持更高电流密度，并简化IGBT驱动器的原理图。

IGBT内部集成了MOSFET和晶体管。特点是响应速度快、工作电流大、耐压高。在开关电源、变频器、逆变电源等领域里很受青昧。由于IGBT自身的特点，工作时会发生擎住效应使得栅极失控，或者因电流电压过大或不稳定，造成IGBT损耗而不能正常工作。所以提出对IGBT的驱动和保护提出很高的要求。

IGBT具有一个2.5V-5.0V的阈值电压，有一个容性输入阻抗，因此IGBT对栅极电荷积累很敏感。在关断IGBT时，由于IGBT中电流幅度大，必将产生Ldi/dt过高，在IGBT两端会产生很高的尖峰电压，同时栅极电压存在毛刺尖峰，从而导致IGBT误导通。

如果施加一个负的栅极电压，将IGBT关断。如同正栅极电压，负栅极电压不要低于-20V。根据实际情况，关断电压可选-15～0V，很多应用场合选用-10--5V的关断电压，其原因在于：

1)所需的驱动功率低，驱动功率与正负栅极电压的差值直接成正比；

2)可用的驱动IC。许多驱动IC是在COMS或者BiMCOS上开发的，限制了阻断电压，比如正负电源电压之间最大值为30V。考虑到电源电压的误差和足够的电压安全裕量，通常栅极负电压的范围是从-10～-5V；

3)产生负栅极电压的同时节约电源功率，最小化成本。IGBT在应用时，其驱动电压上升不能太慢，但也不宜太快，驱动电压上升速率太高，需要较重的吸收电路才能使IGBT正常工作，但同时也增大了开关应力，使器件寿命缩短。所以选择适宜的驱动电压上升速率、较轻的吸收电路参数，能使器件长期可靠工作，也就是IGBT驱动电路选择合适的栅极供电电源成了关键。

发明内容

本发明提出一种新型IGBT负压关断电路，当输出电流瞬变引起输出电压波动时，电源模块能迅速检测到这种变化，并迅速作出反应，稳定输出电压。

本发明的技术方案是这样实现的：