CN203574623U - 一种igbt驱动电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于IGBT控制领域，提供了一种IGBT驱动电路。本实用新型通过采用包括第一电阻R1、第二电阻R2、驱动芯片、电容C、第一驱动电阻R11、第二驱动电阻R12、快恢复二极管D、稳压二极管ZD1以及第三电阻R3的IGBT驱动电路，在IGBT关断时由快恢复二极管D阻断IGBT的寄生电容所流出的电流，且由第二驱动电阻R12替代第一驱动电阻R11与第二驱动电阻R12所组成的并联电阻作为IGBT的栅极驱动电阻，从而增大了IGBT的栅极驱动等效电阻，减小了IGBT的集电极与发射极之间的电压变化率，进而达到降低IGBT关断时所产生的尖峰电压以保证IGBT不易因击穿而损坏。
Description
技术领域
本实用新型属于IGBT控制领域，尤其涉及一种IGBT驱动电路。
背景技术
IGBT（Isolated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶闸管）作为处理高电压、大电流的新型元件，其应用越来越广泛。而IGBT是否能够正常工作则决定于其驱动电路的设计，IGBT的栅极驱动电路会影响IGBT的通态压降、开关时间、开关损耗及短路电流承受能力等参数，决定了IGBT的静态特性与动态特性，所以IGBT驱动电路的合理设计是至关重要的。
现有的IGBT驱动电路是通过驱动芯片配合并联电阻输出高电平或低电平至IGBT的栅极，以控制IGBT的导通或关断。IGBT在导通和关断时的栅极驱动电阻越大，则IGBT的导通时间和关断时间越长，而IGBT导通时的电流变化率（即dI/dt）与导通时间成正比，IGBT的集电极与发射极的电压变化率（即dV/dt）与IGBT的关断时间成反比，所以，导通时间越长，IGBT导通时的电流变化率就越大；关断时间越长，IGBT的集电极与发射极的电压变化率在关断时的电压变化率就越小，因IGBT的集电极与发射极存在寄生电感，因此会在IGBT关断时产生尖峰电压（U=L×dV/dt），尖峰电压越大，则IGBT被击穿的风险也就越大。因此，对于IGBT而言，上述的电流变化率和电压变化率均是越小越好，以保证IGBT不受损坏。
然而，上述现有的IGBT驱动电路在控制IGBT导通时，电流会通过并联电阻对IGBT的栅极的寄生电容进行充电，而在控制IGBT关断时，电流从寄生电容反向流出IGBT的栅极，且因栅极驱动电阻的阻值无法改变，所以在寄生电容释放电流时会使IGBT的关断时间无法延长以降低尖峰电压，则会进而导致IGBT容易被击穿而损坏。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种IGBT驱动电路，旨在解决现有的IGBT驱动电路因无法改变栅极驱动电阻的阻值，而导致IGBT容易在关断时被击穿而损坏的问题。
本实用新型是这样实现的，一种IGBT驱动电路，与主控制器及IGBT连接，所述IGBT驱动电路包括：
第一电阻R1、第二电阻R2、驱动芯片、电容C、第一驱动电阻R11、第二驱动电阻R12、快恢复二极管D、稳压二极管ZD1以及第三电阻R3；
所述第一电阻R1的第一端连接所述主控制器的输入输出口，所述第一电阻R1的第二端与所述第二电阻R2的第一端共接于所述驱动芯片的第一输入脚，所述驱动芯片的电源脚与所述电容C的第一端共接于直流电源，所述第一驱动电阻R11的第一端与所述第二驱动电阻R12的第一端共接于所述驱动芯片的第一输出脚，所述第一驱动电阻R11的第二端连接所述快恢复二极管D的阳极，所述第二驱动电阻R12的第二端与所述快恢复二极管D的阴极、所述稳压二极管ZD1的阴极以及所述第三电阻R3的第一端共接于所述IGBT的栅极，所述第二电阻R2的第二端、所述驱动芯片的接地脚、所述电容C的第二端、所述稳压二极管ZD1的阳极以及所述第三电阻R3的第二端均与所述IGBT的发射极共接于地。
本实用新型通过采用包括第一电阻R1、第二电阻R2、驱动芯片、电容C、第一驱动电阻R11、第二驱动电阻R12、快恢复二极管D、稳压二极管ZD1以及第三电阻R3的IGBT驱动电路，在IGBT关断时由快恢复二极管D阻断IGBT的寄生电容所流出的电流，且由第二驱动电阻R12替代第一驱动电阻R11与第二驱动电阻R12所组成的并联电阻作为IGBT的栅极驱动电阻，从而增大了IGBT的栅极驱动等效电阻，减小了IGBT的集电极与发射极之间的电压变化率，进而达到降低IGBT关断时所产生的尖峰电压以保证IGBT不易因击穿而损坏。
附图说明
图1是本实用新型实施例提供的IGBT驱动电路的结构图；
图2是本实用新型实施例提供的IGBT驱动电路所涉及的IGBT控制示例图；
图3是本实用新型实施例提供的IGBT驱动电路所涉及的尖峰电压波形对比图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
本实用新型实施例通过采用包括第一电阻R1、第二电阻R2、驱动芯片、电容C、第一驱动电阻R11、第二驱动电阻R12、快恢复二极管D、稳压二极管ZD1以及第三电阻R3的IGBT驱动电路，在IGBT关断时由快恢复二极管D阻断IGBT的寄生电容所流出的电流，且由第二驱动电阻R12替代第一驱动电阻R11与第二驱动电阻R12所组成的并联电阻作为IGBT的栅极驱动电阻，从而增大了IGBT的栅极驱动等效电阻，减小了IGBT的集电极与发射极之间的电压变化率，进而达到降低IGBT关断时所产生的尖峰电压以保证IGBT不易因击穿而损坏。
图1示出了本实用新型实施例提供的IGBT驱动电路的结构，为了便于说明，仅示出了与本实用新型相关的部分，详述如下：
本实用新型实施例提供的IGBT驱动电路100与主控制器200及IGBT连接，IGBT驱动电路100包括第一电阻R1、第二电阻R2、驱动芯片U1、电容C、第一驱动电阻R11、第二驱动电阻R12、快恢复二极管D、稳压二极管ZD1以及第三电阻R3。
第一电阻R1的第一端连接主控制器200的输入输出口，第一电阻R1的第二端与第二电阻R2的第一端共接于驱动芯片U1的第一输入脚INA，驱动芯片U1的电源脚VCC与电容C的第一端共接于直流电源（如+15V直流电源），第一驱动电阻R11的第一端与第二驱动电阻R12的第一端共接于驱动芯片U1的第一输出脚OUTA，第一驱动电阻R11的第二端连接快恢复二极管D的阳极，第二驱动电阻R12的第二端与快恢复二极管D的阴极、稳压二极管ZD1的阴极以及第三电阻R3的第一端共接于IGBT的栅极G，第二电阻R2的第二端、驱动芯片U1的接地脚GND、电容C的第二端、稳压二极管ZD1的阳极以及第三电阻R3的第二端均与IGBT的发射极E共接于地。
其中，主控制器200向驱动芯片U1的第一输入脚INA输入控制信号以控制驱动芯片U1向IGBT输出高电平或低电平；驱动芯片U1的第二输入脚INB、第二输出脚OUTB、第一空接脚NC1及第二空接脚NC2均空接。
进一步地，驱动芯片U1具体可以是型号为IR4427的驱动器。
进一步地，第一驱动电阻R11和第二驱动电阻R12具体可以是0603封装贴片电阻，阻值的取值范围是[10Ω,100Ω]。
进一步地，快恢复二极管D可具体是型号为ISS181的贴片二极管，其反向恢复时间小于100ns（纳秒）。
在本实用新型实施例中，IGBT的开关频率可由驱动芯片U1控制为5KHz～20KHz。
以下结合图1、2及工作原理对上述的IGBT驱动电路作进一步说明：
在驱动芯片U1控制IGBT导通时，其第一输出脚OUTB输出的高电平电流分两路流至第一驱动电阻R11和第二驱动电阻R12，一路（Ion1）通过第一驱动电阻R11和快恢复二极管D，另一路（Ion2）流经第二驱动电阻R12，两路电流汇合后流至IGBT的栅极G对寄生电容CGE（如图2所示）充电，当寄生电容CGE的电压达到使IGBT导通的门槛电压时，则IGBT导通，此时，IGBT的栅极驱动等效电阻Rgon=R11//R12，则IGBT的导通时间不变，电流变化率（即dI/dt）也不变，故不影响与IGBT导通相关的参数。
在驱动芯片U1控制IGBT关断时，寄生电容CGE释放的电流Ioff分两路流至快恢复二极管D和第二驱动电阻R12，由于快恢复二极管D不能反向导通而阻断了电流，当CGE的电压达到使IGBT关断的门槛电压时，则IGBT关断，此时，IGBT的栅极驱动等效电阻Rgoff=R12，由于R12>R11//R12，所以Rgoff>Rgon，故IGBT的关断时间相对于导通时间会加长，则IGBT的集电极C与发射极E之间的电压变化率（即dV/dt）会变小，进而降低IGBT在关断时所产生的尖峰电压（如图3所示的Wpeak），从而使IGBT不易受尖峰电压击穿而损坏。
本实用新型实施例通过采用包括第一电阻R1、第二电阻R2、驱动芯片、电容C、第一驱动电阻R11、第二驱动电阻R12、快恢复二极管D、稳压二极管ZD1以及第三电阻R3的IGBT驱动电路，在IGBT关断时由快恢复二极管D阻断IGBT的寄生电容所流出的电流，且由第二驱动电阻R12替代第一驱动电阻R11与第二驱动电阻R12所组成的并联电阻作为IGBT的栅极驱动电阻，从而增大了IGBT的栅极驱动等效电阻，减小了IGBT的集电极与发射极之间的电压变化率，进而达到降低IGBT关断时所产生的尖峰电压以保证IGBT不易因击穿而损坏。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种IGBT驱动电路，与主控制器及IGBT连接，其特征在于，所述IGBT驱动电路包括：
第一电阻R1、第二电阻R2、驱动芯片、电容C、第一驱动电阻R11、第二驱动电阻R12、快恢复二极管D、稳压二极管ZD1以及第三电阻R3；
所述第一电阻R1的第一端连接所述主控制器的输入输出口，所述第一电阻R1的第二端与所述第二电阻R2的第一端共接于所述驱动芯片的第一输入脚，所述驱动芯片的电源脚与所述电容C的第一端共接于直流电源，所述第一驱动电阻R11的第一端与所述第二驱动电阻R12的第一端共接于所述驱动芯片的第一输出脚，所述第一驱动电阻R11的第二端连接所述快恢复二极管D的阳极，所述第二驱动电阻R12的第二端与所述快恢复二极管D的阴极、所述稳压二极管ZD1的阴极以及所述第三电阻R3的第一端共接于所述IGBT的栅极，所述第二电阻R2的第二端、所述驱动芯片的接地脚、所述电容C的第二端、所述稳压二极管ZD1的阳极以及所述第三电阻R3的第二端均与所述IGBT的发射极共接于地。
2.如权利要求1所述的IGBT驱动电路，其特征在于，所述驱动芯片是型号为IR4427的驱动器。
3.如权利要求1所述的IGBT驱动电路，其特征在于，所述第一驱动电阻R11和所述第二驱动电阻R12是0603封装贴片电阻。
4.如权利要求3所述的IGBT驱动电路，其特征在于，所述第一驱动电阻R11和所述第二驱动电阻R12的阻值的取值范围是[10Ω,100Ω]。
5.如权利要求1所述的IGBT驱动电路，其特征在于，所述快恢复二极管D是型号为ISS181的贴片二极管。
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|---|---|---|---|---|
| CN104092449A (zh) * | 2014-06-24 | 2014-10-08 | 珠海格力电器股份有限公司 | Igbt的栅极保护电路及电磁炉 |
| CN105763186A (zh) * | 2014-12-15 | 2016-07-13 | 台湾积体电路制造股份有限公司 | 失效保护电路 |
| CN109004620A (zh) * | 2018-09-07 | 2018-12-14 | 奥克斯空调股份有限公司 | 一种igbt过流保护电路及空调器 |
| WO2023193561A1 (zh) * | 2022-04-07 | 2023-10-12 | 安徽威灵汽车部件有限公司 | 开关管的栅极驱动电阻的参数确定方法、装置及电路 |
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2013
- 2013-11-07 CN CN201320700849.0U patent/CN203574623U/zh not_active Expired - Lifetime
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