[发明专利]一种IGBT栅极自适应驱动系统

说明书

一种IGBT栅极自适应驱动系统，其包括PWM信号发生装置，模拟电压转换单元，IGBT栅极检测单元，IGBT集电极检测单元，比较单元，以及逻辑处理单元。所述PWM信号发生装置用于根据多个所述参考导通电压值输出不同占空比的PWM控制信号。所述模拟电压转换单元用于将相应的所述PWM控制信号转换为模拟电压值。所述IGBT集电极检测单元用于检测所述IGBT栅极处于关断过程中的导通电压值。所述比较单元用于分别比较所述模拟电压值与相应的导通电压值。所述逻辑处理单元用于控制所述IGTB的开通过程与导通过程。本IGBT栅极自适应驱动系统可以自动根据每个IGBT开关过程中，实际的电气参数(栅极、集电极)，生成不同的栅极电阻输出指令信号，从而达到每个IGBT最优的开关过程控制。

技术领域

本发明涉及高压功率集成电路领域，特别涉及一种IGBT栅极自适应驱动系统。

背景技术

在节能减排、绿色环保和智能控制越来越流行的背景下，电力电子技术在各领域的发展中都起到了不可替代的作用。高压功率集成电路的应用越来越广泛，其主要应用在汽车电子、电机驱动、显示IC、音频集成电路、和开关电源等领域。功率器件在功率集成电路中极其重要，随着半导体技术的发展，IGBT成为主要的功率输出器件。IGBT结合了BJT和MOSFET的优点，具有开关速度快、耐压高、承受电流大、热稳定性好等特点，被广泛使用在大功率应用场合。而IGBT栅极驱动芯片如何更好地驱动IGBT成为了电路能够稳定可靠运行的关键。

IGBT栅极电阻的大小会很大程度影响到IGBT器件开关电气性能的表现，如表1所示。作为用户希望降低的特性：Eon，Eoff，导通峰值电流，电压尖峰，EMI噪声，适合的导通峰值电流，关断尖峰电流，dv/dt,di/dt。从表1中可以看出，栅极电阻的变化对这些特性的影响是不同的，处于此消彼长的关系，所以在不同的阶段选择适合的栅极电阻会很大程度影响IGBT表现出的电气性能。

表1栅极电阻变化对IGBT开关电气性能的影响

从表1可以看出，当IGBT的栅极电阻增加时，IGBT的所有特性参数不是都升高，同时IGBT的栅极电阻降低时，也不是IGBT的所有特征参数都会降低，因此，寻求一种可以根据用户的需求适时地调节所述IGBT的栅极电阻的大小无疑可以提高该IGBT的特性参数以及降低该IGBT的开关损耗。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种可以解决上述问题的IGBT栅极自适应驱动系统。

一种IGBT栅极自适应驱动系统，所述IGBT具有多个参考导通电压值。所述IGBT栅极自适应驱动系统包括一个PWM信号发生装置，多个与所述PWM信号发生装置电性连接的模拟电压转换单元，多个与所述IGBT的栅极连接的IGBT栅极检测单元和一个IGBT集电极检测单元，多个与所述模拟电压转换单元及IGBT栅极检测单元电性及IGBT集电极检测单元电性连接的比较单元，以及一个与所述比较单元电性连接的逻辑处理单元。所述PWM信号发生装置用于根据多个所述参考导通电压值输出不同占空比的PWM控制信号。所述模拟电压转换单元用于将相应的所述PWM控制信号转换为模拟电压值。所述IGBT栅极检测单元用于检测所述IGBT栅极处于不同开通过程或关断过程中的导通电压值。所述IGBT集电极检测单元用于检测所述IGBT栅极处于关断过程中的导通电压值。所述比较单元用于分别比较所述模拟电压值与相应的导通电压值。所述逻辑处理单元根据所述比较单元所输出的比较值输出二进制的多个开关数字信号串以控制所述IGTB的开通过程与导通过程。

进一步地，所述模拟电压转换单元的数量与所述IGBT栅极检测单元所述IGBT栅极检测单元的总数量相当，每一个所述模拟电压转换单元与一个所述IGBT集电极检测单元或一个所述IGBT栅极检测单元相对应。

进一步地，所述模拟电压转换单元的数量及所述IGBT栅极检测单元和所述IGBT集电极检测单元的数量与所设置的所述参考导通电压值的数量相等。