Igbt驅動裝置、igbt功率模塊的製作方法
2023-09-09 22:46:40
Igbt驅動裝置、igbt功率模塊的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種 IGBT驅動裝置，屬於電力電子【技術領域】。本實用新型的IGBT驅動裝置包括控制單元和IGBT驅動電路，在控制單元的復位信號輸出端與IGBT驅動電路的復位信號輸入端之間設置有一復位信號處理電路，該復位信號處理電路可根據PWM信號是否有效自適應地確定是否允許復位信號通過，即當PWM信號有效時，閉鎖復位信號，只有在PWM信號無效時，控制單元發出的復位信號才能經由復位信號處理電路傳輸至IGBT驅動電路。本實用新型還公開了一種採用上述IGBT驅動裝置的IGBT功率模塊。相比現有技術，本實用新型可避免在驅動信號有效的情況下復位驅動電路，有效防止IGBT損壞。
【專利說明】丨GBT驅動裝置、IGBT功率模塊
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及一種 IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor，絕緣柵雙極型 電晶體）驅動裝置，屬於電力電子【技術領域】。
【背景技術】
[0002] IGBT作為電力電子系統中最重要的功率半導體器件，其耐用程度和使用壽命關係 到整個系統的可靠性。IGBT和其他電子器件一樣，除自身所能提供的器件性能外，其可靠性 還依賴於保護電路，因此如何設計可靠的保護電路，是電力電子系統的難點和關鍵。目前的 IGBT功率模塊朝模塊化、智能化發展，普遍採用IC驅動高性能IGBT晶片，同時集成各種驅 動保護電路，然而現有的IGBT保護電路方案都是在IGBT短路後，不管IGBT驅動信號是否 有效，直接復位驅動電路。當IGBT驅動信號有效時復位驅動電路，極易造成IGBT再次短路 而損壞。 實用新型內容
[0003] 本實用新型所要解決的技術問題在於克服現有技術，提供一種IGBT驅動裝置，可 避免在驅動信號有效的情況下復位驅動電路，有效防止IGBT損壞。
[0004] 本實用新型的IGBT驅動裝置，包括控制單元和IGBT驅動電路，所述控制單元具有 驅動信號輸出端、復位信號輸出端和故障信號接收端，所述IGBT驅動電路具有驅動信號輸 入端、故障信號輸出端以及復位信號接收端，控制單元的驅動信號輸出端與IGBT驅動電路 的驅動信號輸入端連接，控制單元的故障信號接收端與IGBT驅動電路的故障信號輸出端 連接；所述IGBT驅動電路可在其所外接的IGBT短路時自動停止工作，並向控制單元輸出故 障信號，同時還可在收到復位信號時重新啟動；所述控制單元可在收到故障信號後封鎖驅 動信號輸出，並經一段延時後向IGBT驅動電路發送復位信號；控制單元的復位信號輸出端 與IGBT驅動電路的復位信號輸入端通過一復位信號處理電路連接，所述復位信號處理電 路只有在控制單元的驅動信號輸出端與IGBT驅動電路的驅動信號輸入端之間不存在有效 驅動信號時，才允許復位信號通過。
[0005] 上述技術方案中，復位信號處理電路可通過微處理器方案實現，利用微處理器的 A/D 口對驅動信號輸出端的輸出信號進行採樣，並根據採樣結果控制控制單元的復位信號 輸出端與IGBT驅動電路的復位信號輸入端之間信號傳輸通道的開啟或關斷。然而該方案 的經濟性較差。為了降低實現成本，本實用新型優選採用以下技術方案：
[0006] 如上所述IGBT驅動裝置，所述復位信號處理電路為一與非門電路，該與非門電路 的兩個輸入端分別與控制單元的復位信號輸出端以及控制單元的驅動信號輸出端與IGBT 驅動電路的驅動信號輸入端之間的結點連接，其輸出端連接IGBT驅動電路的復位信號輸 入端。
[0007] 根據相同的實用新型思路還可得到以下技術方案：
[0008] 一種IGBT功率模塊，包括IGBT和IGBT驅動裝置，IGBT驅動裝置為以上任一技術 方案所述IGBT驅動裝置。
[0009] 相比現有技術，本實用新型具有以下有益效果：
[0010] 本實用新型可避免在IGBT驅動信號有效的情況下復位驅動晶片所帶來的IGBT損 壞的風險，大幅提高了 IGBT的工作可靠性；
[0011] 本實用新型結構簡單，實現成本低廉。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012] 圖1為本實用新型IGBT驅動裝置的原理框圖；
[0013] 圖2為本實用新型IGBT驅動裝置的一個優選實施例的電路原理圖。
【具體實施方式】
[0014] 下面結合附圖對本實用新型的技術方案進行詳細說明：
[0015] 本實用新型IGBT驅動裝置的基本原理如圖1所示。該IGBT驅動裝置包括IGBT 驅動電路以及作為控制單元的MCU。MCU具有PWM(即驅動信號）輸出端、RESET(復位）信 號輸出端和故障信號接收端（圖1中未不出），IGBT驅動電路具有PWM輸入端、故障信號輸 出端（圖1中未示出）以及RESET信號接收端，MCU的PWM輸出端與IGBT驅動電路的PWM 輸入端連接，MCU的故障信號接收端與IGBT驅動電路的故障信號輸出端連接（圖1中未示 出）。所述IGBT驅動電路可在其所外接的IGBT短路時自動停止工作，並向MCU輸出故障信 號，同時還可在收到復位信號時重新啟動；所述MCU可在收到故障信號後封鎖PWM輸出，並 經一段延時後向IGBT驅動電路發送復位信號。現有技術通常是將MCU的復位信號輸出端 與IGBT驅動電路的復位信號輸入端直接相連，這樣，在外部IGBT發生短路之後的一段延時 之後，無論PWM輸出是否有效，IGBT驅動電路均會按照MCU所發出的復位信號直接進行復 位操作，而當PWM輸出有效時復位IGBT驅動電路，極易造成外部的IGBT再次短路而損壞。 為解決這一問題，本實用新型在控制單元的復位信號輸出端與IGBT驅動電路的復位信號 輸入端之間設置有一復位信號處理電路，該復位信號處理電路可根據PWM信號是否有效自 適應地確定是否允許復位信號通過，即當PWM信號有效時，閉鎖復位信號，只有在PWM信號 無效時，控制單元發出的復位信號才能經由復位信號處理電路傳輸至IGBT驅動電路。
[0016] 復位信號處理電路可通過微處理器方案實現，利用微處理器的A/D 口對驅動信號 輸出端的輸出信號進行採樣，並根據採樣結果控制控制單元的復位信號輸出端與IGBT驅 動電路的復位信號輸入端之間信號傳輸通道的開啟或關斷。然而該方案的經濟性較差。為 了降低實現成本，本實用新型的優選方案是採用與非門電路作為復位信號處理電路。
[0017] 圖2顯示了本實用新型優選方案的電路原理，如圖2所示，該IGBT驅動裝置包括 IGBT驅動電路（本實施例中採用HCPL-316J驅動晶片）以及MCU電路，MCU電路的PWM輸 出信號腳與IGBT驅動電路的的反向輸入信號腳Vin-相連。MCU電路的PWM輸出信號腳 和RESET輸出信號腳分別和與非門電路的兩信號輸入端相連，與非門電路的信號輸出端與 IGBT驅動電路的復位信號輸入腳相連，MCU電路的屍札;//廠與IGBT電路的WT 腳相連。
[0018] 該與非門電路的輸入輸出關係如表1所不。
[0019] 表 1
【權利要求】
1. 一種IGBT驅動裝置，包括控制單元和IGBT驅動電路，所述控制單元具有驅動信號 輸出端、復位信號輸出端和故障信號接收端，所述IGBT驅動電路具有驅動信號輸入端、故 障信號輸出端W及復位信號接收端，控制單元的驅動信號輸出端與IGBT驅動電路的驅動 信號輸入端連接，控制單元的故障信號接收端與IGBT驅動電路的故障信號輸出端連接；所 述IGBT驅動電路可在其所外接的IGBT短路時自動停止工作，並向控制單元輸出故障信號， 同時還可在收到復位信號時重新啟動；所述控制單元可在收到故障信號後封鎖驅動信號輸 出，並經一段延時後向IGBT驅動電路發送復位信號；其特徵在於，控制單元的復位信號輸 出端與IGBT驅動電路的復位信號輸入端通過一復位信號處理電路連接，所述復位信號處 理電路只有在控制單元的驅動信號輸出端與IGBT驅動電路的驅動信號輸入端之間不存在 有效驅動信號時，才允許復位信號通過。
2. 如權利要求1所述IGBT驅動裝置，其特徵在於，所述復位信號處理電路為一與非口 電路，該與非口電路的兩個輸入端分別與控制單元的復位信號輸出端W及控制單元的驅動 信號輸出端與IGBT驅動電路的驅動信號輸入端之間的結點連接，其輸出端連接IGBT驅動 電路的復位信號輸入端。
3. -種IGBT功率模塊，包括IGBT和IGBT驅動裝置，其特徵在於，IGBT驅動裝置為權 利要求1或2所述IGBT驅動裝置。
【文檔編號】H03K17/567GK204231316SQ201420769939
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月9日 優先權日:2014年12月9日
【發明者】顧建亭, 黃曉銘, 陳斌 申請人:常熟開關製造有限公司(原常熟開關廠）