專(zhuān)利名稱(chēng)：Igbt驅(qū)動(dòng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種驅(qū)動(dòng)裝置，特別是涉及一種IGBT管(Insulated GateBipolar Transistor,絕緣柵雙極型晶體管)的驅(qū)動(dòng)裝置。
背景技術(shù)：
隨著電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展，IGBT開(kāi)關(guān)元件應(yīng)用日益廣泛，而其應(yīng)用中遇到的關(guān)鍵問(wèn)題是其驅(qū)動(dòng)電路和保護(hù)電路的合理設(shè)計(jì)。驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)不好，會(huì)造成IGBT管工作在放大區(qū)，短時(shí)承受很大的功耗導(dǎo)致?lián)舸┦?，或者使IGBT管關(guān)斷不迅速，與其他IGBT管換流時(shí)產(chǎn)生換流失敗，導(dǎo)致直流側(cè)電源短路從而導(dǎo)致所述直流側(cè)電源的嚴(yán)重?fù)p壞。目前，最常見(jiàn)的幾種IGBT管驅(qū)動(dòng)電路在實(shí)際應(yīng)用中都有其局限性。如日本富士公司的EXB系列需要單電源供電，但負(fù)柵壓過(guò)低，由于負(fù)柵壓又受IGBT管的柵極和發(fā)射極間最大反向耐壓的限制，所以，當(dāng)在柵極施加一個(gè)負(fù)偏壓或柵壓低于門(mén)限值時(shí)，IGBT管中形成的溝道被禁止，因而導(dǎo)致沒(méi)有空穴注入N-區(qū)內(nèi)，所以導(dǎo)致IGBT管關(guān)斷不可靠。此外三菱的M579系列在工作過(guò)程中需雙電源(+15v，_10V)供電，并且它和EXB系列內(nèi)部均無(wú)隔離電源，若要驅(qū)動(dòng)多組IGBT管，需外接隔離電源；美國(guó)IR公司的IR2110雖具有自舉浮動(dòng)電源，只用一路電源即可驅(qū)動(dòng)多個(gè)IGBT管，但是它本身不能產(chǎn)生負(fù)偏壓，易造成橋臂短路，不適用于直接驅(qū)動(dòng)中功率或大功率的IGBT管。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的IGBT管驅(qū)動(dòng)裝置中存在負(fù)柵壓過(guò)低導(dǎo)致的IGBT管工作可靠性差，以及需要多路電源的缺陷，提供一種IGBT驅(qū)動(dòng)裝置，通過(guò)采用加速關(guān)斷模塊加速減少所述IGBT管中的電荷，從而提高IGBT管的關(guān)斷的可靠性。本實(shí)用新型是通過(guò)下述技術(shù)方案來(lái)解決上述技術(shù)問(wèn)題的本實(shí)用新型提供了一種IGBT驅(qū)動(dòng)裝置，用于驅(qū)動(dòng)一 IGBT管，所述IGBT管具有一柵極、一集電極和一發(fā)射極，其特征在于，所述IGBT驅(qū)動(dòng)裝置包括一開(kāi)關(guān)信號(hào)生成模塊和一加速關(guān)斷模塊；其中所述開(kāi)關(guān)信號(hào)生成模塊生成一脈沖信號(hào)，所述IGBT管的柵極通過(guò)所述脈沖信號(hào)使得所述IGBT管開(kāi)通或關(guān)斷；所述加速關(guān)斷模塊跨接于所述IGBT管的柵極和發(fā)射極之間，當(dāng)所述IGBT管關(guān)斷時(shí)，用于加速降低所述IGBT管柵極的電壓。較佳地，所述IGBT驅(qū)動(dòng)裝置還包括一變壓器，所述變壓器具有一第一側(cè)和一第二側(cè)，所述第一側(cè)與所述開(kāi)關(guān)信號(hào)生成模塊電連接，所述第二側(cè)與IGBT管和加速關(guān)斷模塊電連接。較佳地，所述IGBT驅(qū)動(dòng)裝置還包括連接于所述變壓器的第一側(cè)和所述開(kāi)關(guān)信號(hào)生成模塊之間的一變壓器緩沖模塊，所述變壓器緩沖模塊用于濾除或吸收所述變壓器的第一側(cè)中的電涌。較佳地，所述IGBT驅(qū)動(dòng)裝置中還包括一穩(wěn)壓模塊，其中所述穩(wěn)壓模塊用于穩(wěn)定所述IGBT管的柵極上的電壓。較佳地，所述開(kāi)關(guān)信號(hào)生成模塊包括一電源、一 MOS管以及一振蕩器，所述MOS管具有一柵極、一源極和一漏極，其中所述MOS管的柵極與所述振蕩器電連接，所述MOS管的漏極接地，所述MOS管的源極分別與所述電源和所述變壓器的第一側(cè)電連接。較佳地，所述開(kāi)關(guān)信號(hào)生成模塊中還包括一濾波模塊，用于濾除所述振蕩器生成的信號(hào)中的噪聲。 較佳地，所述變壓器緩沖模塊電連接于所述電源和所述MOS管的源極之間；其中所述變壓器緩沖模塊包括一第一電阻和一第一二極管，其中所述第一電阻的一第一端與所述第一二極管的陽(yáng)極電連接，所述第一電阻的一第二端與所述MOS管的源極電連接，所述第一二極管的陰極與所述電源電連接。較佳地，所述加速關(guān)斷模塊包括一三極管、一第二二極管、一第三二極管、一第二電阻、一第三電阻、一第四電阻、一電解電容以及一第一電容，所述三極管具有一基極、一集電極以及一發(fā)射極；其中所述第二二極管的陰極和所述三級(jí)管的集電極均電連接于所述第二電阻的一第一端，所述第二電阻的一第二端與所述第三電阻的一第一端電連接，所述第三電阻的第二端與所述電解電容的陰極電連接，所述電解電容的陽(yáng)極分別與所述第三二極管的陽(yáng)極和所述三極管的發(fā)射極電連接，所述第三二極管的陰極通過(guò)所述第一電容與所述三極管的基極電連接，所述第四電阻與所述第一電容并聯(lián)。較佳地,所述穩(wěn)壓模塊包括一第一穩(wěn)壓管和一第二穩(wěn)壓管，所述第一穩(wěn)壓管的陽(yáng)極和第二穩(wěn)壓管的陽(yáng)極電連接，所述第一穩(wěn)壓管的陰極與所述IGBT管的基極電連接，所述第二穩(wěn)壓管的陰極與所述電解電容的陰極電連接。較佳地，所述濾波模塊包括一第五電阻、一第六電阻、一第二電容和一第三電容；其中所述第五電阻電連接于所述振蕩器和所述MOS管的柵極之間，所述第二電容與所述第五電阻并聯(lián)，所述第六電阻的一第一端與所述MOS管的柵極電連接，所述第六電阻的一第二端接地，所述第三電容與所述第六電阻并聯(lián)。本實(shí)用新型的積極進(jìn)步效果在于本實(shí)用新型的IGBT驅(qū)動(dòng)裝置通過(guò)加速關(guān)斷模塊加速減少所述IGBT管中的電荷，進(jìn)而提聞IGBT管的關(guān)斷可罪性。而且本實(shí)用新型的IGBT驅(qū)動(dòng)裝置僅采用單電源模式，從而簡(jiǎn)化了 IGBT驅(qū)動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)。

圖I為本實(shí)用新型的IGBT驅(qū)動(dòng)裝置的第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實(shí)用新型的IGBT驅(qū)動(dòng)裝置的第二實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖給出本實(shí)用新型較佳實(shí)施例，以詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案。第一實(shí)施例如圖I所示，本實(shí)施例的IGBT驅(qū)動(dòng)裝置包括一 IGBT管I、一信號(hào)生成模塊2、一加速關(guān)斷模塊3、一變壓器4、一濾波模塊5、一穩(wěn)壓模塊6和變壓器緩沖模塊7。[0025]所述信號(hào)生成模塊2用于一脈沖信號(hào)S，所述IGBT管I的柵極通過(guò)所述脈沖信號(hào)S改變所述IGBT管I的開(kāi)通或關(guān)斷狀態(tài)。其中所述加速關(guān)斷模塊3跨接于所述IGBT管I的柵極和發(fā)射極之間，從而在所述IGBT管I關(guān)斷時(shí)，通過(guò)加速降低所述IGBT管I柵極的電壓，從而加速所述IGBT管I的關(guān)斷，同時(shí)還加速減少所述IGBT管中的電荷，從而在保證所述IGBT管I的快速關(guān)斷的同時(shí)，提高了 IGBT管I的關(guān)斷的可靠性。所述變壓器4的第一側(cè)與所述開(kāi)關(guān)信號(hào)生成模塊2電連接，所述第二側(cè)與IGBT管I和加速關(guān)斷模塊3電連接。所述變壓器4用于將所述開(kāi)關(guān)信號(hào)生成模塊2和所述IGBT管 I和加速關(guān)斷模塊3之間進(jìn)行電氣隔離，因而控制雜波在所述開(kāi)關(guān)信號(hào)生成模塊2和所述IGBT管I和加速關(guān)斷模塊3之間傳輸。所述濾波模塊5處于所述開(kāi)關(guān)信號(hào)生成模塊2中，并用于濾除所述開(kāi)關(guān)信號(hào)生成模塊2生成的脈沖信號(hào)S中的噪聲。所述穩(wěn)壓模塊6用于穩(wěn)定所述IGBT管I的柵極上的電壓，即在所述IGBT管I處于開(kāi)啟或關(guān)斷狀態(tài)時(shí)，所述穩(wěn)壓模塊6保證所述IGBT管I柵極的電壓穩(wěn)定，防止所述IGBT管I的柵極上電壓的波動(dòng)，導(dǎo)致所述IGBT管I的狀態(tài)的錯(cuò)誤轉(zhuǎn)換。所述變壓器緩沖模塊7用于濾除或吸收所述變壓器4的第一側(cè)中的電涌。本實(shí)施例的工作原理如下首先，所述信號(hào)生成模塊2生成用于改變所述IGBT管I的開(kāi)通或關(guān)斷狀態(tài)一脈沖
信號(hào)S。然后，所述濾波模塊5濾除所述脈沖信號(hào)S中的噪聲和雜波。此后所述變壓器4的第一側(cè)接收所述脈沖信號(hào)S，變壓器緩沖模塊7濾除所述變壓器4的第一側(cè)中的電涌，所述變壓器4的第二側(cè)將所述脈沖信號(hào)S發(fā)送至所述IGBT管I。最后所述脈沖信號(hào)S控制所述IGBT管I的開(kāi)啟或關(guān)斷，而且所述加速關(guān)斷模塊3在所述IGBT管I的關(guān)斷過(guò)程中，加速所述IGBT管I柵極的電壓下降。第二實(shí)施例如圖2所示，本實(shí)施例的IGBT驅(qū)動(dòng)裝置也包括一 IGBT管I、一信號(hào)生成模塊2、一加速關(guān)斷模塊3、一變壓器4、一濾波模塊5、一穩(wěn)壓模塊6惡化變壓器緩沖模塊7。其中所述開(kāi)關(guān)信號(hào)生成模塊2包括一電源21、一 MOS管22以及一振蕩器23,其中所述MOS管21的柵極與所述振蕩器23電連接，所述MOS管21的漏極接地，所述MOS管21的源極分別與所述電源21和所述變壓器4的第一側(cè)電連接。因而僅使用一個(gè)電源21來(lái)完成對(duì)所述IGBT管I的開(kāi)啟或關(guān)斷的控制，無(wú)需提供單獨(dú)的浮地電源便可產(chǎn)生對(duì)所述IGBT管I的驅(qū)動(dòng)脈沖，所以簡(jiǎn)化了電路結(jié)構(gòu)。所述變壓器緩沖模塊7包括一第一電阻71和一第一二極管72，其中所述第一電阻71的一第一端與所述二極管72的陽(yáng)極電連接，所述第一電阻71的一第二端與所述MOS管21的源極電連接，所述第一二極管72的陰極與所述電源21電連接。所以通過(guò)第一二極管72和的第一電阻71濾除或吸收了所述第一側(cè)中MOS管22和電源21中的漏電流以及由第二側(cè)反饋至所述第一側(cè)的尖峰電流。所述加速關(guān)斷模塊3包括一三極管31、一第二二極管32、一第三二極管33、一第二電阻34、一第三電阻35、一第四電阻36、一電解電容37以及一第一電容38，其中所述第二二極管32的陰極和所述三級(jí)管31的集電極均電連接于所述第二電阻34的一第一端，所述第二電阻34的一第二端與所述第三電35阻的一第一端，所述第三電阻35的第二端與所述電解電容37的陰極電連接，所述電解電容37的陽(yáng)極分別與所述第三二極管33的陽(yáng)極和所述三極管31的發(fā)射極電連接，所述第三二極管33的陰極通過(guò)所述第一電容38與所述三極管31的基極電連接，所述第四電阻36與所述第一電容38并聯(lián)。當(dāng)脈沖信號(hào)S為高電平時(shí)，變壓器第二側(cè)的電流從上方流出，經(jīng)過(guò)電阻34，流經(jīng)IGBT管I的柵極和發(fā)射極之間，電解電容37充電，儲(chǔ)存電能，此時(shí)IGBT管I開(kāi)通；由于二極管32的單向?qū)ㄌ匦?，三極管31截止，此時(shí)所述IGBT管I正常開(kāi)啟。當(dāng)脈沖信號(hào)為S低電平時(shí)，電解電容37開(kāi)始放電，電流流經(jīng)電阻35進(jìn)入變壓器第二側(cè)的上方，從另一端口流出，經(jīng)過(guò)第四電阻36，至三極管31的基極，從而使得所述三極管31導(dǎo)通，此時(shí)完成了電解電容37放電的泄流的回路，所以迅速拉低IGBT管I柵極電壓，致使其快速關(guān)斷。所述穩(wěn)壓模塊6為包括一第一穩(wěn)壓管61和一第二穩(wěn)壓管62,所述第一穩(wěn)壓管61陽(yáng)極和第二穩(wěn)壓管62的陽(yáng)極電連接，所述第一穩(wěn)壓管61的陰極與所述IGBT管I的基極電連接，所述第二穩(wěn)壓管62的陰極與所述電解電容37的陰極電連接。所述濾波模塊5包括一第五電阻51、一第六電阻52、一第二電容53和一第三電容54;其中所述第五電阻51電連接于所述振蕩器23和所述MOS管21的柵極之間，所述第二電容53與所述第五電阻51并聯(lián),所述第六電阻52的一第一端與所述MOS管21的柵極電連接，所述第六電阻52的一第二端接地，所述第三電容54與所述第六電阻52并聯(lián)。本實(shí)施例的工作原理如下首先，所述信號(hào)生成模塊2的振蕩器23產(chǎn)生一脈沖信號(hào)SS,所述脈沖信號(hào)33通過(guò)所述綠寶模塊5中的電容和電阻濾除噪聲或雜波，并通過(guò)電源21和MOS管22來(lái)調(diào)整所述脈沖信號(hào)SS的幅值，從而得到脈沖信號(hào)S，所述脈沖信號(hào)S的幅值可以通過(guò)IGBT管I的柵極使得所述IGBT管I開(kāi)啟或關(guān)斷。然后，所述變壓器4的第一側(cè)接收所述脈沖信號(hào)S，變壓器緩沖模塊7濾除所述變壓器4的第一側(cè)中的電涌，即濾除所述第一側(cè)中MOS管22和電源21中的漏電流以及由第二側(cè)反饋至所述第一側(cè)的尖峰電流，此后所述變壓器4的第二側(cè)將所述脈沖信號(hào)S發(fā)送至所述IGBT管I。最后所述脈沖信號(hào)S控制所述IGBT管I的開(kāi)啟或關(guān)斷，其中當(dāng)IGBT管I在關(guān)斷過(guò)程中，所述電解電容37開(kāi)始放電，流經(jīng)第二電阻34和第三電阻35進(jìn)入變壓器第二側(cè)的一端口，從所述變壓器的另一端口流出后流經(jīng)第四電阻36和第一電容38后，到達(dá)三極管31的基極，所述三極管31迅速導(dǎo)通，直接導(dǎo)致電解電容37的電能量，自動(dòng)選擇阻抗最小的回路形成放電回路，即直接通過(guò)第三電阻35，第二電阻34以及電解電容37的負(fù)極共同組成回路，迅速使得IGBT管I的柵極電壓快速下降至小于所述IGBT管I的導(dǎo)通電壓，所以IGBT管I被快速關(guān)斷。雖然以上描述了本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，這些僅是舉例說(shuō)明，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍是由所附權(quán)利要求書(shū)限定的。本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不背離本實(shí)用新型的原理和實(shí)質(zhì)的前提下，可以對(duì)這些實(shí)施方式做出多種變更或修改，但這些變更和修改均落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種IGBT驅(qū)動(dòng)裝置，用于驅(qū)動(dòng)一 IGBT管，所述IGBT管具有一柵極、一集電極和一發(fā)射極，其特征在于，所述IGBT驅(qū)動(dòng)裝置包括一開(kāi)關(guān)信號(hào)生成模塊和一加速關(guān)斷模塊； 其中所述開(kāi)關(guān)信號(hào)生成模塊生成一脈沖信號(hào)，所述IGBT管的柵極通過(guò)所述脈沖信號(hào)使得所述IGBT管開(kāi)通或關(guān)斷；所述加速關(guān)斷模塊跨接于所述IGBT管的柵極和發(fā)射極之間，當(dāng)所述IGBT管關(guān)斷時(shí)，用于加速降低所述IGBT管柵極的電壓。
2.如權(quán)利要求I所述的IGBT驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，所述IGBT驅(qū)動(dòng)裝置還包括一變壓器，所述變壓器具有一第一側(cè)和一第二側(cè)，所述第一側(cè)與所述開(kāi)關(guān)信號(hào)生成模塊電連接，所述第二側(cè)與IGBT管和加速關(guān)斷模塊電連接。
3.如權(quán)利要求2所述的IGBT驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，所述IGBT驅(qū)動(dòng)裝置還包括連接于所述變壓器的第一側(cè)和所述開(kāi)關(guān)信號(hào)生成模塊之間的一變壓器緩沖模塊，所述變壓器緩沖模塊用于濾除或吸收所述變壓器的第一側(cè)中的電涌。
4.如權(quán)利要求3所述的IGBT驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，所述IGBT驅(qū)動(dòng)裝置中還包括一穩(wěn)壓模塊，其中所述穩(wěn)壓模塊用于穩(wěn)定所述IGBT管的柵極上的電壓。
5.如權(quán)利要求4所述的IGBT驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，所述開(kāi)關(guān)信號(hào)生成模塊包括一電源、一 MOS管以及一振蕩器，所述MOS管具有一柵極、一源極和一漏極，其中所述MOS管的柵極與所述振蕩器電連接，所述MOS管的漏極接地，所述MOS管的源極分別與所述電源和所述變壓器的第一側(cè)電連接。
6.如權(quán)利要求5所述的IGBT驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，所述開(kāi)關(guān)信號(hào)生成模塊中還包括一濾波模塊，用于濾除所述振蕩器生成的信號(hào)中的噪聲。
7.如權(quán)利要求6所述的IGBT驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，所述變壓器緩沖模塊電連接于所述電源和所述MOS管的源極之間；其中所述變壓器緩沖模塊包括一第一電阻和一第一二極管，其中所述第一電阻的一第一端與所述第一二極管的陽(yáng)極電連接，所述第一電阻的一第二端與所述MOS管的源極電連接，所述第一二極管的陰極與所述電源電連接。
8.如權(quán)利要求6或7所述的IGBT驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，所述加速關(guān)斷模塊包括一三極管、一第二二極管、一第三二極管、一第二電阻、一第三電阻、一第四電阻、一電解電容以及一第一電容，所述三極管具有一基極、一集電極以及一發(fā)射極；其中所述第二二極管的陰極和所述三級(jí)管的集電極均電連接于所述第二電阻的一第一端，所述第二電阻的一第二端與所述第三電阻的一第一端電連接，所述第三電阻的第二端與所述電解電容的陰極電連接，所述電解電容的陽(yáng)極分別與所述第三二極管的陽(yáng)極和所述三極管的發(fā)射極電連接，所述第三二極管的陰極通過(guò)所述第一電容與所述三極管的基極電連接，所述第四電阻與所述第一電容并聯(lián)。
9.如權(quán)利要求8所述的IGBT驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，所述穩(wěn)壓模塊包括一第一穩(wěn)壓管和一第二穩(wěn)壓管，所述第一穩(wěn)壓管的陽(yáng)極和第二穩(wěn)壓管的陽(yáng)極電連接，所述第一穩(wěn)壓管的陰極與所述IGBT管的基極電連接，所述第二穩(wěn)壓管的陰極與所述電解電容的陰極電連接。
10.如權(quán)利要求8或9所述的IGBT驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，所述濾波模塊包括一第五電阻、一第六電阻、一第二電容和一第三電容；其中所述第五電阻電連接于所述振蕩器和所述MOS管的柵極之間，所述第二電容與所述第五電阻并聯(lián)，所述第六電阻的一第一端與所述MOS管的柵極電連接，所述第六電阻的一第二端接地，所述第三電容與所述第六電阻并聯(lián)。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種IGBT驅(qū)動(dòng)裝置，用于驅(qū)動(dòng)一IGBT管，所述IGBT管具有一柵極、一集電極和一發(fā)射極，所述IGBT驅(qū)動(dòng)裝置還包括一開(kāi)關(guān)信號(hào)生成模塊和一加速關(guān)斷模塊；其中所述開(kāi)關(guān)信號(hào)生成模塊生成一脈沖信號(hào)，所述IGBT管的柵極通過(guò)所述脈沖信號(hào)使得所述IGBT管開(kāi)通或關(guān)斷；所述加速關(guān)斷模塊跨接于所述IGBT管的柵極和發(fā)射極之間，當(dāng)所述IGBT管關(guān)斷時(shí)，用于加速降低所述IGBT管柵極的電壓。本實(shí)用新型的IGBT驅(qū)動(dòng)裝置通過(guò)加速關(guān)斷模塊加速減少所述IGBT管中的電荷，進(jìn)而提高IGBT管的關(guān)斷可靠性。而且本實(shí)用新型的IGBT驅(qū)動(dòng)裝置僅采用單電源模式，從而簡(jiǎn)化了IGBT驅(qū)動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)。
文檔編號(hào)H03K17/567GK202424662SQ20112051652
公開(kāi)日2012年9月5日 申請(qǐng)日期2011年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月12日
發(fā)明者劉麗, 田松亞, 胡成平 申請(qǐng)人:上海東升焊接集團(tuán)信息技術(shù)有限公司, 上海東升焊接集團(tuán)有限公司, 上海東升電焊機(jī)制造有限公司