一種igbt串聯(lián)均壓電路的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供一種IGBT串聯(lián)均壓電路，由2個(gè)IGBT單元串聯(lián)組成，每個(gè)IGBT單元包括驅(qū)動(dòng)電路、IGBT、高壓二極管、電阻、電容和瞬態(tài)抑制二極管，驅(qū)動(dòng)電路的C、G、E端與IGBT的集電極、柵極、發(fā)射極相連，用于驅(qū)動(dòng)IGBT的導(dǎo)通與關(guān)斷；瞬態(tài)抑制二極管與電阻串聯(lián)后先與電容并聯(lián),然后與高壓二極管的陰極相連組成緩沖電路，緩沖電路的瞬態(tài)抑制二極管的陽(yáng)極與IGBT的發(fā)射極相連，高壓二極管的陽(yáng)極與IGBT的集電極相連；驅(qū)動(dòng)信號(hào)作用于2個(gè)IGBT驅(qū)動(dòng)電路。在保證了2個(gè)IGBT在導(dǎo)通時(shí)間和關(guān)斷時(shí)間上一致性的同時(shí)，還滿(mǎn)足了2個(gè)IGBT的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)的均壓，從而實(shí)現(xiàn)了串聯(lián)的IGBT安全高效的運(yùn)行。
【專(zhuān)利說(shuō)明】—種IGBT串聯(lián)均壓電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電力電子領(lǐng)域，尤其是涉及一種IGBT串聯(lián)均壓電路。
【背景技術(shù)】
[0002]IGBT是20世紀(jì)80年代初出現(xiàn)的一種新型半導(dǎo)體功率器件，它不僅具有電壓控制輸入特性、低阻通態(tài)輸出特性，還具有高輸入阻抗電壓驅(qū)動(dòng)、無(wú)二次擊穿和安全工作區(qū)寬等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，由于它的結(jié)構(gòu)特性，決定了它具有高速開(kāi)關(guān)的能力，可以滿(mǎn)足PWM變流技術(shù)的要求。IGBT在現(xiàn)代工業(yè)的許多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。然而目前單個(gè)功率器件的耐壓還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足更高電壓等級(jí)要求，如高壓變頻器、高壓靜態(tài)無(wú)功補(bǔ)償器等。高壓大功率電力電子設(shè)備中，要求功率器件具有較高的耐壓值，用多個(gè)功率開(kāi)關(guān)器件直接串聯(lián)使用是解決該問(wèn)題的一種簡(jiǎn)單的方法。
[0003]串聯(lián)IGBT的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的延遲不一致以及管子本身的開(kāi)關(guān)特性差異是引起端電壓失衡的主要原因。延遲時(shí)間不同會(huì)造成開(kāi)通過(guò)程中在慢開(kāi)的器件上產(chǎn)生電壓尖峰和較高的靜態(tài)電壓，導(dǎo)致各串聯(lián)管電壓不均衡。引起過(guò)電壓失衡的另一個(gè)原因是各串聯(lián)器件引線(xiàn)分布電感和吸收電路特性不一致。不同IGBT其引線(xiàn)電感不同，會(huì)導(dǎo)致不同的開(kāi)關(guān)特性和電壓尖峰。關(guān)斷瞬間的電壓上升速率dV/dt主要取決于吸收電容，而電容值的誤差較大，且隨工作溫度及應(yīng)用時(shí)間變化，因此每個(gè)串聯(lián)的IGBT的dV/dt也會(huì)有所不同，吸收電容小的IGBT兩端會(huì)產(chǎn)生較高的過(guò)電壓。
[0004]目前，國(guó)內(nèi)外有一些關(guān)于IGBT串聯(lián)均壓技術(shù)的專(zhuān)利，如CN10220800A所述的帶有過(guò)流保護(hù)功能的自適應(yīng)IGBT串聯(lián)均壓電路；如CN101728952A所述的基于ARM微處理器控制的IGBT串聯(lián)電路；上述均壓電路都是存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜，器件繁瑣的弊端。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的問(wèn)題是提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行安全的IGBT串聯(lián)均壓電路，尤其適用于需要IGBT串聯(lián)的電力電子設(shè)備。
[0006]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種IGBT串聯(lián)均壓電路，由2個(gè)IGBT單元串聯(lián)組成，每個(gè)IGBT單元包括驅(qū)動(dòng)電路、IGBT和緩沖電路，所述驅(qū)動(dòng)電路的C、G、E端分別與IGBT的集電極、柵極、發(fā)射極相連，用于驅(qū)動(dòng)IGBT的導(dǎo)通與關(guān)斷，所述緩沖電路的一端與IGBT的發(fā)射極相連，另一端與IGBT的集電極相連，驅(qū)動(dòng)信號(hào)分別與2個(gè)IGBT單元中的驅(qū)動(dòng)電路相連。
[0007]進(jìn)一步的，所述緩沖電路由瞬態(tài)抑制二極管與電阻串聯(lián)后先與電容并聯(lián)，然后與高壓二極管的陰極相連組成，緩沖電路的瞬態(tài)抑制二極管的陽(yáng)極與IGBT的發(fā)射極相連，高壓二極管的陽(yáng)極與IGBT的集電極相連。
[0008]進(jìn)一步的，所述高壓二極管的反向峰值電壓要大于瞬態(tài)抑制二極管的最大鉗位電壓；瞬態(tài)抑制二極管的最大擊穿電壓要小于IGBT的Vce額定值。
[0009]本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是:由于采用上述技術(shù)方案，在保證了 2個(gè)IGBT在導(dǎo)通時(shí)間和關(guān)斷時(shí)間上一致性的同時(shí)，還滿(mǎn)足了 2個(gè)IGBT的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)的均壓，從而實(shí)現(xiàn)了串聯(lián)的IGBT安全高效的運(yùn)行；具有電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、使用方便、運(yùn)行安全可靠等優(yōu)點(diǎn)。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1是本發(fā)明的電路原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011]如圖1所示，本發(fā)明一種IGBT串聯(lián)均壓電路，由2個(gè)IGBT單元串聯(lián)組成，每個(gè)IGBT單元包括驅(qū)動(dòng)電路、IGBT、高壓二極管、電阻、電容和瞬態(tài)抑制二極管，驅(qū)動(dòng)電路的C、G、E端與IGBT的集電極、柵極、發(fā)射極相連，用于驅(qū)動(dòng)IGBT的導(dǎo)通與關(guān)斷；瞬態(tài)抑制二極管與電阻串聯(lián)后先與電容并聯(lián)，然后與高壓二極管的陰極相連組成緩沖電路，緩沖電路的瞬態(tài)抑制二極管的陽(yáng)極與IGBT的發(fā)射極相連，高壓二極管的陽(yáng)極與IGBT的集電極相連，所述高壓二極管的反向峰值電壓要大于瞬態(tài)抑制二極管的最大鉗位電壓；瞬態(tài)抑制二極管的最大擊穿電壓要小于IGBT的Vce額定值，驅(qū)動(dòng)信號(hào)分別作用于2個(gè)IGBT驅(qū)動(dòng)電路。
[0012]本實(shí)例的工作過(guò)程:驅(qū)動(dòng)電路接收驅(qū)動(dòng)信號(hào)，生成適合IGBT驅(qū)動(dòng)電壓的驅(qū)動(dòng)脈沖，通過(guò)與IGBT相連的線(xiàn)纜驅(qū)動(dòng)IGBT的導(dǎo)通和關(guān)斷；瞬態(tài)抑制二極管連接在IGBT的發(fā)射極和電阻之間，用于對(duì)IGBT的Vce進(jìn)行電壓鉗位，防止瞬間的過(guò)電壓，瞬態(tài)抑制二極管的最大擊穿電壓應(yīng)略小于IGBT的Vce額定值；電阻與瞬態(tài)抑制二極管串聯(lián)，對(duì)瞬態(tài)抑制二極管起到限流的作用，瞬態(tài)抑制二極管與電阻串聯(lián)后，與電容并聯(lián)，電容主要用于電壓的緩沖濾波；高壓二極管的作用是防止瞬態(tài)抑制二極管的鉗位電壓對(duì)IGBT導(dǎo)通時(shí)的沖擊，高壓二極管的反向峰值電壓應(yīng)大于瞬態(tài)抑制二極管的最大鉗位電壓。由于2個(gè)IGBT單元中的瞬態(tài)抑制二極管TVSl和TVS2的鉗位電壓相同，同時(shí)電阻Rl和R2上的電壓相同，因此2個(gè)IGBT的同時(shí)關(guān)斷時(shí)的Vce基本相同。一個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)同時(shí)作用2個(gè)驅(qū)動(dòng)電路，這樣保證了 IGBT導(dǎo)通時(shí)間和關(guān)斷時(shí)間的近似一致，相差最大為50ns左右。而瞬態(tài)抑制二極管可吸收高功率的浪涌，足以吸收由于IGBT導(dǎo)通時(shí)間和關(guān)斷時(shí)間的誤差所造成的瞬間過(guò)壓。
[0013]上述2個(gè)串聯(lián)的IGBT單元在保證了 2個(gè)IGBT在導(dǎo)通時(shí)間和關(guān)斷時(shí)間上的一致性的同時(shí)，還滿(mǎn)足了 2個(gè)串聯(lián)的IGBT的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)的均壓，從而實(shí)現(xiàn)了串聯(lián)的IGBT安全高效的運(yùn)行。
[0014]以上對(duì)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，但所述內(nèi)容僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，不能被認(rèn)為用于限定本發(fā)明的實(shí)施范圍。凡依本發(fā)明申請(qǐng)范圍所作的均等變化與改進(jìn)等，均應(yīng)仍歸屬于本發(fā)明的專(zhuān)利涵蓋范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種IGBT串聯(lián)均壓電路，其特征在于:由2個(gè)IGBT單元串聯(lián)組成，每個(gè)IGBT單元包括驅(qū)動(dòng)電路、IGBT和緩沖電路，所述驅(qū)動(dòng)電路的C、G、E端分別與IGBT的集電極、柵極、發(fā)射極相連，用于驅(qū)動(dòng)IGBT的導(dǎo)通與關(guān)斷，所述緩沖電路的一端與IGBT的發(fā)射極相連，另一端與IGBT的集電極相連，驅(qū)動(dòng)信號(hào)分別與2個(gè)IGBT單元中的驅(qū)動(dòng)電路相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種IGBT串聯(lián)均壓電路，其特征在于:所述緩沖電路由瞬態(tài)抑制二極管與電阻串聯(lián)后先與電容并聯(lián)，然后與高壓二極管的陰極相連組成，緩沖電路的瞬態(tài)抑制二極管的陽(yáng)極與IGBT的發(fā)射極相連，高壓二極管的陽(yáng)極與IGBT的集電極相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種IGBT串聯(lián)均壓電路，其特征在于:所述高壓二極管的反向峰值電壓要大于瞬態(tài)抑制二極管的最大鉗位電壓；瞬態(tài)抑制二極管的最大擊穿電壓要小于IGBT的Vce額定值。
【文檔編號(hào)】H02H9/04GK103683260SQ201310727996
【公開(kāi)日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年12月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月19日
【發(fā)明者】劉新, 申隨章, 申傳飛 申請(qǐng)人:天津正本自控系統(tǒng)有限公司