一种igbt串联均压电路的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种IGBT串联均压电路，由2个IGBT单元串联组成，每个IGBT单元包括驱动电路、IGBT、高压二极管、电阻、电容和瞬态抑制二极管，驱动电路的C、G、E端与IGBT的集电极、栅极、发射极相连，用于驱动IGBT的导通与关断；瞬态抑制二极管与电阻串联后先与电容并联,然后与高压二极管的阴极相连组成缓冲电路，缓冲电路的瞬态抑制二极管的阳极与IGBT的发射极相连，高压二极管的阳极与IGBT的集电极相连；驱动信号作用于2个IGBT驱动电路。在保证了2个IGBT在导通时间和关断时间上一致性的同时，还满足了2个IGBT的静态和动态的均压，从而实现了串联的IGBT安全高效的运行。
【专利说明】—种IGBT串联均压电路
【技术领域】
[0001]本发明属于电力电子领域，尤其是涉及一种IGBT串联均压电路。
【背景技术】
[0002]IGBT是20世纪80年代初出现的一种新型半导体功率器件，它不仅具有电压控制输入特性、低阻通态输出特性，还具有高输入阻抗电压驱动、无二次击穿和安全工作区宽等优点。同时，由于它的结构特性，决定了它具有高速开关的能力，可以满足PWM变流技术的要求。IGBT在现代工业的许多领域有着广泛的应用。然而目前单个功率器件的耐压还远远不能满足更高电压等级要求，如高压变频器、高压静态无功补偿器等。高压大功率电力电子设备中，要求功率器件具有较高的耐压值，用多个功率开关器件直接串联使用是解决该问题的一种简单的方法。
[0003]串联IGBT的驱动信号的延迟不一致以及管子本身的开关特性差异是引起端电压失衡的主要原因。延迟时间不同会造成开通过程中在慢开的器件上产生电压尖峰和较高的静态电压，导致各串联管电压不均衡。引起过电压失衡的另一个原因是各串联器件引线分布电感和吸收电路特性不一致。不同IGBT其引线电感不同，会导致不同的开关特性和电压尖峰。关断瞬间的电压上升速率dV/dt主要取决于吸收电容，而电容值的误差较大，且随工作温度及应用时间变化，因此每个串联的IGBT的dV/dt也会有所不同，吸收电容小的IGBT两端会产生较高的过电压。
[0004]目前，国内外有一些关于IGBT串联均压技术的专利，如CN10220800A所述的带有过流保护功能的自适应IGBT串联均压电路；如CN101728952A所述的基于ARM微处理器控制的IGBT串联电路；上述均压电路都是存在结构复杂，器件繁琐的弊端。
【发明内容】
[0005]本发明要解决的问题是提供一种结构简单、运行安全的IGBT串联均压电路，尤其适用于需要IGBT串联的电力电子设备。
[0006]为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是:一种IGBT串联均压电路，由2个IGBT单元串联组成，每个IGBT单元包括驱动电路、IGBT和缓冲电路，所述驱动电路的C、G、E端分别与IGBT的集电极、栅极、发射极相连，用于驱动IGBT的导通与关断，所述缓冲电路的一端与IGBT的发射极相连，另一端与IGBT的集电极相连，驱动信号分别与2个IGBT单元中的驱动电路相连。
[0007]进一步的，所述缓冲电路由瞬态抑制二极管与电阻串联后先与电容并联，然后与高压二极管的阴极相连组成，缓冲电路的瞬态抑制二极管的阳极与IGBT的发射极相连，高压二极管的阳极与IGBT的集电极相连。
[0008]进一步的，所述高压二极管的反向峰值电压要大于瞬态抑制二极管的最大钳位电压；瞬态抑制二极管的最大击穿电压要小于IGBT的Vce额定值。
[0009]本发明具有的优点和积极效果是:由于采用上述技术方案，在保证了 2个IGBT在导通时间和关断时间上一致性的同时，还满足了 2个IGBT的静态和动态的均压，从而实现了串联的IGBT安全高效的运行；具有电路设计简单、使用方便、运行安全可靠等优点。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1是本发明的电路原理图。
【具体实施方式】
[0011]如图1所示，本发明一种IGBT串联均压电路，由2个IGBT单元串联组成，每个IGBT单元包括驱动电路、IGBT、高压二极管、电阻、电容和瞬态抑制二极管，驱动电路的C、G、E端与IGBT的集电极、栅极、发射极相连，用于驱动IGBT的导通与关断；瞬态抑制二极管与电阻串联后先与电容并联，然后与高压二极管的阴极相连组成缓冲电路，缓冲电路的瞬态抑制二极管的阳极与IGBT的发射极相连，高压二极管的阳极与IGBT的集电极相连，所述高压二极管的反向峰值电压要大于瞬态抑制二极管的最大钳位电压；瞬态抑制二极管的最大击穿电压要小于IGBT的Vce额定值，驱动信号分别作用于2个IGBT驱动电路。
[0012]本实例的工作过程:驱动电路接收驱动信号，生成适合IGBT驱动电压的驱动脉冲，通过与IGBT相连的线缆驱动IGBT的导通和关断；瞬态抑制二极管连接在IGBT的发射极和电阻之间，用于对IGBT的Vce进行电压钳位，防止瞬间的过电压，瞬态抑制二极管的最大击穿电压应略小于IGBT的Vce额定值；电阻与瞬态抑制二极管串联，对瞬态抑制二极管起到限流的作用，瞬态抑制二极管与电阻串联后，与电容并联，电容主要用于电压的缓冲滤波；高压二极管的作用是防止瞬态抑制二极管的钳位电压对IGBT导通时的冲击，高压二极管的反向峰值电压应大于瞬态抑制二极管的最大钳位电压。由于2个IGBT单元中的瞬态抑制二极管TVSl和TVS2的钳位电压相同，同时电阻Rl和R2上的电压相同，因此2个IGBT的同时关断时的Vce基本相同。一个驱动信号同时作用2个驱动电路，这样保证了 IGBT导通时间和关断时间的近似一致，相差最大为50ns左右。而瞬态抑制二极管可吸收高功率的浪涌，足以吸收由于IGBT导通时间和关断时间的误差所造成的瞬间过压。
[0013]上述2个串联的IGBT单元在保证了 2个IGBT在导通时间和关断时间上的一致性的同时，还满足了 2个串联的IGBT的静态和动态的均压，从而实现了串联的IGBT安全高效的运行。
[0014]以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。
【权利要求】
1.一种IGBT串联均压电路，其特征在于:由2个IGBT单元串联组成，每个IGBT单元包括驱动电路、IGBT和缓冲电路，所述驱动电路的C、G、E端分别与IGBT的集电极、栅极、发射极相连，用于驱动IGBT的导通与关断，所述缓冲电路的一端与IGBT的发射极相连，另一端与IGBT的集电极相连，驱动信号分别与2个IGBT单元中的驱动电路相连。
2.根据权利要求1所述的一种IGBT串联均压电路，其特征在于:所述缓冲电路由瞬态抑制二极管与电阻串联后先与电容并联，然后与高压二极管的阴极相连组成，缓冲电路的瞬态抑制二极管的阳极与IGBT的发射极相连，高压二极管的阳极与IGBT的集电极相连。
3.根据权利要求1所述的一种IGBT串联均压电路，其特征在于:所述高压二极管的反向峰值电压要大于瞬态抑制二极管的最大钳位电压；瞬态抑制二极管的最大击穿电压要小于IGBT的Vce额定值。
【文档编号】H02H9/04GK103683260SQ201310727996
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年12月19日 优先权日:2013年12月19日
【发明者】刘新, 申随章, 申传飞 申请人:天津正本自控系统有限公司