[发明专利]一种应用于绝缘栅双极型晶体管IGBT的驱动电路

说明书

本发明提供一种应用于绝缘栅双极型晶体管IGBT的驱动电路，所述电路包括：驱动电路包括脉冲源电路、第一功率放大电路及第二功率放大电路，其中：脉冲源电路，用于分别向第一功率放大电路和第二功率放大电路提供脉冲电压；第一功率放大电路，用于将脉冲电压放大第一倍数后输入到IGBT的栅极；第二功率放大电路，用于在IGBT的集电极电流处于第一阶段和第三阶段时，对脉冲电压放大第二倍数后输入到IGBT的栅极。利用本发明提供的驱动电路可以实现对IGBT开通过程的优化控制，通过对IGBT的不同时期的状态进行优化处理，以减小其开通时间和开关损耗。

技术领域

本发明涉及半导体元件的驱动电路领域，特别涉及一种应用于绝缘栅双极型晶体管IGBT的驱动电路。

背景技术

IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)是由绝缘栅极场效应管(MOSFET)和双极结型晶体管(BJT)复合而成的一种器件，兼有MOSFET的高输入阻抗和BJT的低导通压降两方面的优点，是中小功率电力电子设备的主导器件，适合应用于直流电压为600V及以上的变流系统如交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域。

为实现IGBT的各种功能，需要设计IGBT驱动电路，用来对控制电路的信号进行处理(例如隔离传输、电平调整和功率放大等)，优质的IGBT驱动电路能优化IGBT开关特性，减少关断时间和损耗，提高系统效率。

常规的IGBT开关驱动电路是通过改变栅极电阻Rg的方式，控制栅极驱动电流Ig以减少关断时间和损耗，当Rg较小时，IGBT器件的开闭速度较快，但由于寄生电感的存在，在将栅极电阻Rg调小时，直流母线上会产生较大的电压过冲现象，可能损毁器件；当Rg较大时，栅极电流较小，关断时间较长，导致较大的损耗和电磁干扰。为了提高IGBT开关频率，减小开关损耗，提高电路转换效率，保证故障情况下器件的可靠关断，驱动电路的优化设计面临着巨大挑战。

现有技术对于常规IGBT驱动电路的改进方式包括以下几种：

(1)通过检测IGBT的栅极电压，判断半导体元件的工作状态，但在IGBT实际使用时并不能仅关注栅极电压，在IGBT电路中各种类型电感也会对关断时间产生影响，例如，由于寄生电感的存在，产生的尖峰电流会损毁器件；

(2)在高压输电领域，IGBT关断损耗通过在IGBT的集电极与发射极间电压V_ce两端并联吸收电容减小，并使IGBT开通损耗通过使电路工作于零电压开关模式下消除；但此种方式需要设计大容量吸收电容，仅适用高压输电场景下，不适用于其他常用场景下；

(3)通过测量V_ce的电压作为反馈信号传递给逻辑控制电路，利用逻辑控制电路提升关闭速度以降低关闭损耗，但IGBT开通速度并不与发射极E、集电极C两端的电压严格对应，而且实际操作中对C、E两端的电压的检测较为复杂，大都通过理论模型猜想进行仿真分析，其结果有时误差较大，并且即使确定了C、E两端的电压，仍未不能很好的解决在开通/关断过程中存在米勒平台持续阶段带来的开关耗损。

因此，需要设计一种用于提升IGBT器件开通速度的驱动电路。

发明内容

本发明提供一种应用于绝缘栅双极型晶体管IGBT的驱动电路，用于解决现有的IGBT开通时间长，开通损耗大，且现有的优化IGBT的开通时间仅关注栅极电压，而实际上各种电感的关键参数也会对IGBT开通产生重要影响的问题。

本发明第一方面提供一种应用于绝缘栅双极型晶体管IGBT的驱动电路，所述驱动电路包括脉冲源电路、第一功率放大电路及第二功率放大电路，其中：

所述脉冲源电路，用于分别向所述第一功率放大电路和所述第二功率放大电路提供脉冲电压；

所述第一功率放大电路，用于将所述脉冲电压放大第一倍数后输入到IGBT的栅极；