一种开关过程自动跟踪控制的大功率igbt驱动电路的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于新型半导体器件及电路技术领域，具体设及一种开关过程自动跟踪控 制的大功率IGBT驱动电路。
【背景技术】
[0002] 作为电力电子变流设备的"CPU",IGBT成为未来电力电子器件应用发展的必然方 向。随着电力电子技术的不断发展，对IGBT驱动电路也提出了新的要求：更高的开关频率， 更小的开关损耗，在开关瞬间可W有效地抑制电流变化率dicAlt的影响，因此，驱动电路就 要保证IGBTW较快的速度开通和关断，同时最大限度的减小EMI，确保IGBT安全开关。
[0003] 传统IGBT驱动电路多使用开环的驱动电路模式，通过简单的调整驱动电路的栅 极电阻值来控制开关过程，导致IGBT开关过程中开关损耗大。近年来随着技术的发展，出 现了一种多级动态栅电阻驱动的方案，其基本思想是在IGBT开通/关断的不同阶段，切换 成不同阻值的栅电阻驱动来减小IGBT的开关损耗。但是运种方案中一方面各个阶段的控 制通过手动设定固定的延迟时间来实现，无法实现对开通关断过程中电流变化的自动跟踪 控制，另一方面仅靠切换有限的几档电阻阻值无法对开关过程中IGBT的dicAlt进行精确 控制。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是提供一种开关过程自动跟踪控制的大功率IGBT驱动电路，解决 了现有多级栅电阻驱动电路中无法自动跟踪控制开关过程和精确控制电流变化率dicAlt 的问题。 阳0化]本发明所采用的技术方案是，一种开关过程自动跟踪控制的大功率IGBT驱动电 路，包括=步驱动控制模块，=步驱动控制模块分别与山。/化检测模块、功率放大模块连 接，di。/化检测模块、功率放大模块均与IGBT连接。
[0006] 本发明的特点还在于，
[0007]S步驱动控制模块包括PWM信号电平移位电路和开环运算放大器，PWM信号电平 移位电路将接收到的PWM信号中的开通控制信号和关断控制信号分别转换为正电压Vuw。。 和负电压VkwWf,其中Vkw。。和VKWWf由外部接入巧环运算放大器同相端输入参考电平 Vkw,其中，开通过程输入为Vkw。。，关断过程输入为VkwWf;开环运算放大器反相端接dic/化 检测模块；开环运算放大器的输出端接功率放大模块。
[000引针对IPM模块，di。/化检测模块包括相互连接的微分电路和二级反相比例放大电 路，二级反相比例放大电路与S步驱动控制模块连接，微分电路通过分流器与IGBT连接。 阳009] 针对IGBT模块，化/化检测模块包括一级反相比例放大电路，一级反相比例放 大电路的一端与=步驱动控制模块连接，一级反相比例放大电路的另一端通过寄生电感与IGBT连接。
[0010] 功率放大模块采用NMOS晶体管和PMOS晶体管组成的推挽电路，用于增强驱动电 路功率，增强栅驱动电流。
[0011] 本发明的有益效果是：本发明一种开关过程自动跟踪控制的大功率IGBT驱动电 路，采用W开环运算放大器为核屯、的S步驱动控制模块可自动跟踪IGBT开通关断过程各 阶段，实现对IGBT开通关断过程的优化控制，减小其开关损耗；同时针对不同的IGBT和应 用场合，通过设置外加参考电压的大小即可对实现对IGBT电流变化率dicAlt的精确控制， 从而有效地保护IGBT。
【附图说明】
[0012] 图1是本发明一种大功率IGBT驱动电路的电路框架图； 阳01引图2是本发明一种大功率IGBT驱动电路的应用于IPM模块的电路图；
[0014] 图3是本发明一种大功率IGBT驱动电路的应用于IGBT模块的电路图。
[0015] 图中，1.S步驱动控制模块，2.dic/dt检测模块，3.功率放大模块，4.PWM信号电 平移位电路，5.开环运算放大器，6.微分电路，7.二级反相比例放大电路，8.分流器，9.寄 生电感，10. -级反相比例放大电路。
【具体实施方式】
[0016] 下面结合附图和【具体实施方式】对本发明进行详细说明。
[0017] 本发明一种开关过程自动跟踪控制的大功率IGBT驱动电路，电路框架图如图1所 示，包括=步驱动控制模块1，=步驱动控制模块1分别与山。/化检测模块2、功率放大模 块3连接，dit/化检测模块2、功率放大模块3均与IGBT连接。
[0018] 如图2、3所示，其中S步驱动控制模块1包括PWM信号电平移位电路4和开环运 算放大器5,PWM信号电平移位电路4将控制器发送过来的PWM信号中的开通控制信号和 关断控制信号分别转换为正电压Vuw。。和负电压VUWW，其中Vuw。。和VUWWf由外部接入； 开环运算放大器5同相端输入参考电平Vkw,其中，开通过程输入为Vkw。。，关断过程输入为 VkwWf;开环运算放大器5反相端接di。/化检测模块2的输出Vw3;开环运算放大器5的输 出端接所述功率放大模块3。
[0019] 开环运算放大器5在IGBT电流i。不发生变化时工作在非线性状态，输出正电源电 压+Vcc或负电源电压-Vee,在IGBT开通过程中，在ic尚未开始增加时，dicMt检测模块2 输出为0,此时开环运算放大器5工作在非线性工作区，输出正电源电压+Vcc,电路W最大 电压充电，加快开通过程；当it开始上升时，开环运算放大器5进入线性工作区，电路进入 dicMt负反馈控制阶段，使ic上升斜率被抑制在Vkw。。所决定的特定值；当ie稳定后，开 环运算放大器5进入非线性工作区，输出为电源电压+Vcc，电路再次W最大电压充电，加速 IGBT完全开通。关断过程中，在ic尚未下降时，开环运算放大器5输出为电源电压-Vee,电 路W最大电压对IGBT放电，加速关断IGBT;当it开始下降时，电路进入di。/化控制阶段， 开环运算放大器5使i。的下降斜率抑制在VKWUff所决定的特定值；当ie下降到0时，开环 运算放大器5输出为-Vee,电路再次W最大电流对IGBT放电，使其快速完全关断。因此，通 过该电路模块即可完成对IGBT的S步驱动控制和对dit/化的精确控制。
[0020] 针对大功率IPM模块驱动，其dit/化检测模块2如图2所示，包括相互连接的微分 电路6和二级反相比例放大电路7,二级反相比例放大电路7与=步驱动控制模块1连接， 微分电路6通过DBC底板集成分流器8与IGBT连接。采用DBC底板集成分流器8的方法 获得电流ic，之后采用由运放OPl构成的微分电路6获得dicMt，再采用由运放0P2和0P3 构成的二级反相比例放大电路7对信号进行放大。 阳OW 当ic无变化时0P3输出为0,iC上升时，0P3输出为正值，iC下降时，0P3输出为负 值。
[0022]设V。为