分流器电阻R。上的电压，贝U阳02引 V。=-i瓜（1)
[0024] 微分电路6的输出电压Vwi
狱 阳〇%] 经过两级反相放大器后的输出电压Vcp3
(3)
[0028] 即Vdp3的电压值可W反映dic/化的大小。
[0029] 下面介绍S步驱动控制模块5在di。/化负反馈控制阶段的工作机理：
[0030] 在开通期间
(4)
[0032] 在关断期间
(5) 123456 式中Vw为栅驱动电压，gm为IGBT的跨导，Rg为栅驱动电阻，CWS为IGBT的输入寄 生电容，Vt为IGBT的阔值电压，LCE是IGBT模块主发射极E和辅助发射极e端子间杂散电 感（对于IPM模块，Lpe=0)。可见，在开通关断期间ie的斜率di。/化是所加栅压的函数， 所W改变栅压就可W调节dicAlt的大小。 2 阳03引 此电路中，Vgg=Vop 3
4 其中，Av为运放OP的开环增益，简化起见，令 5
6 则上式（6)简化为 (7)
[OOW(7)式说明，当电路dicMt较大时，输出的￥?減小，从而减小开关过程中的dic/ 化；当die/化较小时，输出的增大，从而增大开关过程中的dic/化，实现在开关过程中动 态调节die/化的值。
[0042] 电路处于开通状态时，
W44] 则（4)简化为
徽
[0046] 将（7)代入做
[0050] 由于Av〉〉0,那么
阳） 阳05引 即开通时
(12)
[0054] 电路处于关断状态时 阳〇5引令E=VV2gm则妨简化为 阳057] 将（7)代入（蝴
W59]则 (13)
W65] 针对大功率IGBT模块驱动，其dit/化检测模块2如图3所示，包括一级反相比例 放大电路10, 一级反相比例放大电路10的一端与=步驱动控制模块1连接，一级反相比例 放大电路10的另一端通过寄生电感9与IGBT连接。
[0066] 采用直接检测IGBT模块主发射极E和辅助发射极e端子间寄生电感9两端的电压 获得dic/化，之后采用一级反相比例放大电路10对信号进行放大。其电路工作过程与IPM 模块工作过程类似，只是die/化检测模块不同。IGBT模块可W通过检测寄生电感9Ue上的 电压获得di。/化。
[0067] 寄生电感9LeE上的电压Vl
(18)
[0069] 通过反相放大器放大后，
(19) 阳0川此时，（6)式变为
[007引将（20)分别代入做（蝴可得
[0074] 开通时：
[0078]式（12) (17) (21) (22)说明，开关过程中dicMt是外加参考电压Vkep的一次线性函 数，ViffiF即可决定dic/化的值。 阳079] 功率放大模块3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。
[0080] 本发明采用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dicMt 的精确控制，从而有效地保护IGBT。
[0081] 本发明一种开关过程自动跟踪控制的大功率IGBT驱动电路可针对大功率IGBT模 块和IPM模块的可自动跟踪IGBT开通关断过程并对电流变化率dit/化进行精确控制。在 保持IGBT快速开通关断的同时，降低了开关过程中的EMI，解决了目前多级栅电阻驱动电 路中无法自动跟踪控制开关过程和精确控制电流变化率dicMt的问题。
【主权项】
1. 一种开关过程自动跟踪控制的大功率IGBT驱动电路，其特征在于，包括三步驱动控 制模块（1)，三步驱动控制模块（1)分别与die/dt检测模块（2)、功率放大模块（3)连接， dic/dt检测模块（2)、功率放大模块（3)均与IGBT连接。2. 根据权利要求1所述的一种开关过程自动跟踪控制的大功率IGBT驱动电路，其特征 在于，所述三步驱动控制模块（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VREF。"和负电压VREF，其中VREF。"和VREFrff由外部接入；开环运算放大器（5) 同相端输入参考电平VREF，其中，开通过程输入为VREFm，关断过程输入为VREFrff;开环运算放 大器（5)反相端接所述die/dt检测模块⑵；开环运算放大器（5)的输出端接所述功率放 大模块（3)。3. 根据权利要求1所述的一种开关过程自动跟踪控制的大功率IGBT驱动电路，其特征 在于，针对IPM模块，所述dic/dt检测模块（2)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)与所述三步驱动控制模块（1)连接，微分电 路（6)通过分流器（8)与所述IGBT连接。4. 根据权利要求1所述的一种开关过程自动跟踪控制的大功率IGBT驱动电路，其特 征在于，针对IGBT模块，所述die/dt检测模块（2)包括一级反相比例放大电路（10)，一级 反相比例放大电路（10)的一端与所述三步驱动控制模块（1)连接，一级反相比例放大电路 (10)的另一端通过寄生电感（9)与所述IGBT连接。5. 根据权利要求1所述的一种开关过程自动跟踪控制的大功率IGBT驱动电路，其特征 在于，所述功率放大模块（3)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。
【专利摘要】本发明公开了一种开关过程自动跟踪控制的大功率IGBT驱动电路，包括三步驱动控制模块，三步驱动控制模块分别与diC/dt检测模块、功率放大模块连接，diC/dt检测模块、功率放大模块均与IGBT连接。本发明一种开关过程自动跟踪控制的大功率IGBT驱动电路，采用以开环运算放大器为核心的三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diC/dt的精确控制，从而有效地保护IGBT。
【IPC分类】H02M1/08
【公开号】CN105429440
【申请号】CN201510976072
【发明人】杨媛, 陈厚霖
【申请人】西安理工大学
【公开日】2016年3月23日
【申请日】2015年12月23日