Igbt闭环主动驱动电路及其驱动方法_2

文档序号:9670262阅读:来源:国知局
作为缓冲级。
[0013]其中,所述负向比较器电路包括依次相连的第一级反向差分放大器、第二级反向电压判决单元、第三级反向差分放大器和反向两级反相器,所述第二级反向电压判决单元的VDD接0V电源电压,且VSS接-5V电源电压;所述第一级反向差分放大器的V+端接入di/dt或dv/dt信号,且该V-端接入接恒定阈值0.5V电压;当检测到的di/dt或dv/dt信号为反相方波时,反向比较器电路开始工作,第一级反向差分放大器将输入电压摆幅放大;第二级反向电压判决单元进行电压比较,当V+高于阈值电压V-时,电路输出高电平,当V+低于V-时,电路输出低电平;第三级反向差分放大器进一步扩大电压摆幅至-5-0V方波信号,反向两级反相器输出电平反相。
[0014]其中,所述di/dt检测电路为寄生电感线,且该寄生电感线连接至IGBT的发射极;所述dv/dt检测电路为差分电容,且该差分电容连接至IGBT的集电极。
[0015]为实现上述目的,本发明还提供一种IGBT闭环主动驱动电路的驱动方法,在正向开启部分,电平位移电路将PWM信号整体下降5V后输出到第一逻辑控制电路和第二逻辑控制电路的输入端,第一逻辑控制电路根据5位第一控制信号输出30路SEL信号控制第一电流驱动中的30个驱动单元的工作状况,第一电流驱动电路的输出端接到IGBT的门极;
第一比较器电路将检测到的di/dt信号与第一参考电压进行比较,dv/dt信号与第二参考电压进行比较,若di/dt信号超过了第一参考电压且dv/dt信号超过了第二参考电压,则第一比较器电路和第二比较器电路输出的控制信号通过对应的延时电路后控制第二逻辑控制电路开始工作;
第二逻辑控制电路根据5位第二控制信号来输出30路SEL信号控制第二电流驱动电路中的30个驱动单元的工作状况,第二电流驱动电路的输出端接到IGBT的门极;
所述第一电流驱动电路和第二电流驱动电路在IGBT导通或者关断的瞬间为其提供大小可控的驱动电流;
正向开启部分和反向关断部分的工作原理一致,正向开启部分为IGBT提供正向开启瞬态驱动电流,反向关断部分为IGBT提供反向关断瞬态驱动电流。
[0016]本发明的有益效果是:与现有技术相比,本发明提供的IGBT闭环主动驱动电路及其驱动方法,由电平位移电路、第一逻辑控制电路、第二逻辑控制电路、第一电流驱动电路、第二电流驱动电路、第一比较器电路、第二比较器电路、第一延时电路和第二延时电路共同构成闭环反馈通路,且正向开启模块和反向关断模块的工作原理一致,正向开启模块为IGBT提供正向开启瞬态驱动电流,反向关断t旲块为IGBT提供反向关断瞬态驱动电流;本发明采用电流源模式,直接控制驱动电流,通过加快开关速度来减少开关损耗。通过采样dv/dt, di/dt信号,在IGBT开关动态过程中,实现对门极驱动电流的实时闭环控制,与传统开环模式的IGBT驱动电路相比,在加快开关速度同时不增加电压的超调量。本发明能精确有效地控制驱动电路输出电压、电流的大小,避免IGBT开关管因功率过大而损坏,且对芯片在开关过程中的实际状态进行实时检测,信号延迟小,确保芯片可在较高的工作频率下正常工作。
【附图说明】
[0017]图1为本发明的IGBT闭环主动驱动电路的原理框图;
图2为本发明向开启模块中第一电平位移电路原理图;
图3为本发明向开启模块中第一逻辑控制电路的原理图;
图4为本发明正向开启模块中第一电流驱动电路的原理图;
图5为本发明反向关断模块中第三电流驱动电路的原理图;
图6为本发明正向开启模块中第一比较器电路的正向比较器电路原理图;
图7为本发明正向开启模块中第一比较器电路的反向比较器电路原理图。
[0018]主要元件符号说明如下:
1、正向开启模块
10、第一电平位移电路11、第一逻辑控制电路
12、第二逻辑控制电路13、第一电流驱动电路
14、第二电流驱动电路15、第一比较器电路
16、第二比较器电路17、第一延时电路
18、第二延时电路
2、反向关断模块
20、第二电平位移电路21、第三逻辑控制电路
22、第四逻辑控制电路23、第三电流驱动电路
24、第四电流驱动电路25、第三比较器电路
26、第四比较器电路27、第三延时电路
28、第四延时电路
161、正向比较器电路162、负向比较器电路
1611、第一级正向差分放大器
1612、第二级正向电压判决单元 1613、第三级正向差分放大器
1614、正向反相器
1621、第一级反向差分放大器
1622、第二级反向电压判决单元
1623、第三级反向差分放大器
1624、反向两级反相器。
【具体实施方式】
[0019]为了更清楚地表述本发明,下面结合附图对本发明作进一步地描述。
[0020]本发明的IGBT闭环主动驱动电路,包括正向开启模块和反向关断模块,正向开启模块和反向关断模块均包括共同构成闭环反馈通路的电平位移电路、第一逻辑控制电路、第二逻辑控制电路、第一电流驱动电路、第二电流驱动电路、第一比较器电路、第二比较器电路、第一延时电路和第二延时电路;电平位移电路分别与第一逻辑控制电路和第二逻辑控制电路的输入端电连接,第一比较器电路通过第一延时电路与第二逻辑控制电路的输入端电连接,第二比较器电路通过第二延时电路与第二逻辑控制电路的输入端电连接,第一逻辑控制电路的输出端与第一电流驱动电路的输入端连接,第二逻辑控制电路的输出端与第二电流驱动电路的输入端电连接;且第一电流驱动电路和第二电流驱动电路的输出端均连接至IGBT的门极;该正向开启模块和反向关断模块均还包括用于检测IGBT开关过程中的di/dt信号的di/dt检测电路和用于检测IGBT开关过程中的dv/dt信号的dv/dt检测电路;di/dt检测电路连接至IGBT的发射极,dv/dt检测电路连接至IGBT的集电极;
电平位移电路将PWM驱动信号整体下降5V并输出到第一逻辑控制电路和第二逻辑控制电路的输入端,第一逻辑控制电路根据输入端的第一控制信号输出多个信号驱动第一电流驱动电路的工作状态,第一电流驱动电路的输出端连接至IGBT的门极;第一比较器电路将检测到的di/dt信号与第一参考电压进行比较并输出控制信号,第一延时电路将第一比较器电路输出的控制信号进行延时并输出到第二逻辑控制电路的输入端;第二比较器电路将检测到的dv/dt信号与第二参考电压进行比较并输出控制信号,第二延时电路将第二比较器电路输出的控制信号进行延时并输出到第二逻辑控制电路的输入端后第二逻辑控制电路开始工作,第二逻辑控制电路根据输入端的第二控制信号输出多个信号驱动第二电流驱动电路的工作状态,第二电流驱动电路的输出端连接至IGBT的门极;第一电流驱动电路和第二电流驱动电路在IGBT导通或者关断的瞬间为其提供大小可控的驱动电流。正向开启模块和反向关断模块的工作原理一致,正向开启模块为IGBT提供正向开启瞬态驱动电流,反向关断申吴块为IGBT提供反向关断瞬态驱动电流。
[0021]相较于现有技术的情况,本发明提供的IGBT闭环主动驱动电路,由电平位移电路、第一逻辑控制电路、第二逻辑控制电路、第一电流驱动电路、第二电流驱动电路、第一比较器电路、第二比较器电路、第一延时电路和第二延时电路共同构成闭环反馈通路,且正向开启模块和反向关断模块的结构工作原理一致,正向开启模块为IGBT提供正向开启瞬态驱动电流,反向关断模块为IGBT提供反向关断瞬态驱动电流;本发明采用电流源模式,直接控制驱动电流,通过加快开关速度来减少开关损耗。通过采样dv/dt, di/dt信号,在IGBT开关动态过程中,实现对门极驱动电流的实时闭环控制,与传统开环模式的IGBT驱动电路相比,在加快开关速度同时不增加电压的超调量。本发
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