Igbt模塊並聯不對稱迴路的動態均流電路的製作方法
2023-12-05 15:04:51 1
Igbt模塊並聯不對稱迴路的動態均流電路的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種IGBT模塊並聯不對稱迴路的動態均流電路，包括相互並聯設置的第一IGBT模塊和第二IGBT模塊，第一IGBT模塊的開通時間大於第二IGBT模塊的開通時間，第一IGBT模塊和第二IGBT模塊的柵極分別串聯有第一柵極電阻和第二柵極電阻，第一柵極電阻的阻值小於第二柵極電阻的阻值，第一IGBT模塊和第二IGBT模塊的發射極分別串聯有第一輔助電阻和第二輔助電阻，第一輔助電阻和第二輔助電阻形成負反饋電路。本發明在並聯的IGBT模塊的發射極分別串聯一個輔助電阻，形成一個負反饋電路，輔助電阻能夠降低由於迴路雜散電感不對稱引起的動態電流不平衡，達到均流的目的。
【專利說明】IGBT模塊並聯不對稱迴路的動態均流電路
【技術領域】
[0001]本發明涉及IGBT模塊動態均流【技術領域】，特別是涉及一種IGBT模塊並聯不對稱迴路的動態均流電路。
【背景技術】
[0002]IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor),絕緣柵雙極型電晶體，是由 BJT (雙極型三極體)和MOS (絕緣柵型場效應管)組成的複合全控型電壓驅動式功率半導體器件，兼有MOSFET的高輸入阻抗和GTR的低導通壓降兩方面的優點。GTR飽和壓降低，載流密度大，但驅動電流較大；M0SFET驅動功率很小，開關速度快，但導通壓降大，載流密度小。IGBT綜合了以上兩種器件的優點，驅動功率小而飽和壓降低，在現代電力電子技術中得到了越來越廣泛的應用，在較高頻率的大、中功率應用中佔據了主導地位。
[0003]隨著市場對大功率變流器的需求與日俱增，器件的並聯方案目前已成為一種趨勢。這主要源於並聯能夠提供更高電流、靈活布局以及較高性價比等優勢。圖1所示為現有技術中常用的並聯方式，通過對IGBT模塊的並聯組合，可獲得不同額定電流的等效模塊，且實現並聯的連接方式也很靈活、多樣。因此，IGBT並聯是大功率設計應用的最佳解決方案之一。然而，並聯之間靜態與動態性能的差異會影響均流，嚴重時會使IGBT器件失效甚至損壞主電路，因此，並聯應重點考慮如何通過設計確保均流。
[0004]目前IGBT並聯後，分別在IGBT的柵極串聯一個柵極電阻Rgl和Rg2,如圖2所示，通過改變Rgl和Rg2的大小從而控制並聯的IGBT柵極電壓Ugel和Uge2的大小。例如在圖2中，在開通慢的IGBT柵極串聯一個小的電阻Rgl，在開通快的IGBT柵極串聯一個大的電阻Rg2,那麼加在開通慢的IGBT模塊的柵極電壓Ugel會增大，加在開通快IGBT模塊的柵極電壓Uge2會減小。通過調節柵極電阻Rgl和Rg2的大小，使並聯的IGBT模塊同時開通，達到均流的目的。
[0005]由於IGBT開通的快慢由器件的參數決定，柵極電阻Rgl和Rg2不容易計算，只能使用經驗來調試。因此該方法對IGBT並聯的均流具有一定的局限性。
[0006]因此，針對上述技術問題，有必要提供一種IGBT模塊並聯不對稱迴路的動態均流電路。
【發明內容】
[0007]有鑑於此，本發明提供了一種IGBT模塊並聯不對稱迴路的動態均流電路。
[0008]為了實現上述目的，本發明實施例提供的技術方案如下:
[0009]一種IGBT模塊並聯不對稱迴路的動態均流電路，所述電路包括相互並聯設置的第一 IGBT模塊和第二 IGBT模塊，所述第一 IGBT模塊的開通時間大於所述第二 IGBT模塊的開通時間，第一 IGBT模塊和第二 IGBT模塊的柵極分別串聯有第一柵極電阻和第二柵極電阻，所述第一柵極電阻的阻值小於第二柵極電阻的阻值，所述第一 IGBT模塊和第二 IGBT模塊的發射極分別串聯有第一輔助電阻和第二輔助電阻，第一輔助電阻和第二輔助電阻形成負反饋電路。
[0010]作為本發明的進一步改進，所述第一輔助電阻的阻值小於第二輔助電阻的阻值。
[0011]作為本發明的進一步改進，所述第一輔助電阻與第一柵極電阻的阻值比為1:2，所述第二輔助電阻與第二柵極電阻的阻值比為1:2。
[0012]作為本發明的進一步改進，所述電路驅動後，第二 IGBT模塊的發射極電壓高於第
一IGBT模塊的發射極電壓，第一 IGBT模塊和第二 IGBT模塊的發射極之間形成從第二輔助電阻向第一輔助電阻方向的電流，第一 IGBT模塊的發射極電壓降低、柵極電壓升高，減小第一 IGBT模塊的開通時間，第二 IGBT模塊的發射極電壓升高、柵極電壓降低，增大第二IGBT模塊的開通時間。
[0013]本發明的有益效果是:在並聯的IGBT模塊的發射極分別串聯一個輔助電阻，形成一個負反饋電路，輔助電阻能夠降低由於迴路雜散電感不對稱引起的動態電流不平衡，達到均流的目的。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明中記載的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0015]圖1為現有技術中IGBT的並聯方式示意圖；
[0016]圖2為現有技術中IGBT |吳塊並聯不對稱迴路的動態均流電路的不意圖；
[0017]圖3為本發明一優選實施方式中IGBT模塊並聯不對稱迴路的動態均流電路的示意圖。
【具體實施方式】
[0018]本發明公開了一種IGBT模塊並聯不對稱迴路的動態均流電路，包括相互並聯設置的第一 IGBT模塊和第二 IGBT模塊，第一 IGBT模塊的開通時間大於第二 IGBT模塊的開通時間，第一 IGBT模塊和第二 IGBT模塊的柵極分別串聯有第一柵極電阻和第二柵極電阻，第一柵極電阻的阻值小於第二柵極電阻的阻值，第一 IGBT模塊和第二 IGBT模塊的發射極分別串聯有第一輔助電阻和第二輔助電阻，第一輔助電阻和第二輔助電阻形成負反饋電路。
[0019]優選地，第一輔助電阻的阻值小於第二輔助電阻的阻值。
[0020]優選地，第一輔助電阻與第一柵極電阻的阻值比為1: 2，第二輔助電阻與第二柵極電阻的阻值比為1:2。
[0021]優選地，電路驅動後，第二 IGBT模塊的發射極電壓高於第一 IGBT模塊的發射極電壓，第一 IGBT模塊和第二 IGBT模塊的發射極之間形成從第二輔助電阻向第一輔助電阻方向的電流，第一 IGBT模塊的發射極電壓降低、柵極電壓升高,減小第一 IGBT模塊的開通時間，第二 IGBT模塊的發射極電壓升高、柵極電壓降低，增大第二 IGBT模塊的開通時間。
[0022]本發明IGBT模塊並聯不對稱迴路的動態均流電路在並聯的IGBT模塊的發射極分別串聯一個輔助電阻，形成一個負反饋電路，輔助電阻能夠降低由於迴路雜散電感不對稱引起的動態電流不平衡，達到均流的目的。[0023]為了使本【技術領域】的人員更好地理解本發明中的技術方案，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都應當屬於本發明保護的範圍。
[0024]參圖3所示，本發明一優選實施方式中IGBT模塊並聯不對稱迴路的動態均流電路的示意圖。
[0025]該電路包括相互並聯設置的第一 IGBT模塊和第二 IGBT模塊，第一 IGBT模塊和第二 IGBT模塊的柵極並聯連接於G處，集電極並聯連接於C處，發射極並聯連接於E處，第一IGBT模塊和第二 IGBT模塊的發射極和集電極之間還分別連接有一電容。
[0026]由於迴路雜散電感不對稱引起的動態電流不平衡，導致第一 IGBT模塊和第二IGBT模塊的開通時間有所不同,如在本實施方式中,假設第一 IGBT模塊的開通時間大於第二 IGBT模塊的開通時間。
[0027]結合圖2所示，第一 IGBT模塊和第二 IGBT模塊的柵極分別串聯有第一柵極電阻Rgl和第二柵極電阻Rg2，通過改變第一柵極電阻Rgl和第二柵極電阻Rg2的大小從而控制並聯的IGBT模塊柵極電壓Ugel和Uge2的大小。如在本實施方式中，第一柵極電阻Rgl小於第二柵極電阻Rg2，那麼加在開通慢的第一 IGBT模塊的柵極電壓Ugel會增大，加在開通快的第
二IGBT模塊的柵極電壓Uge2會減小。通過調節第一柵極電阻Rgl和第二柵極電阻Rg2的大小，使並聯的IGBT模塊同時開通，達到均流的目的。
[0028]由於IGBT開通的快慢由器件的參數決定，柵極電阻Rgl和Rg2不容易計算。為了解決上述問題，參圖3所示，本實施方式中在第一 IGBT模塊和第二 IGBT模塊的發射極分別串聯有第一輔助電阻Rel和第二輔助電阻Re2，第一輔助電阻Rel和第二輔助電阻Re2形成負反饋電路。
[0029]由於雜散電感的存在，當IGBT開通時，開通快的第二 IGBT模塊E2點會產生一個較大的電壓Ve2，開通慢的第一 IGBT模塊E1點會產生一個較小的電壓Vel，Vel和Ve2的電壓差會產生一個如圖箭頭方向的從第二輔助電阻Re2向第一輔助電阻Rel方向的電流i，這個電流會在第一輔助電阻Rel和第二輔助電阻Re2上產生一個電壓，使開通慢的第一 IGBT模塊E1點電位降低，從而使得第一 IGBT模塊的柵極電壓升高，加速開通過程；相反，開通快的第
二IGBT模塊E2點電位升高，從而使得第二 IGBT模塊柵極電壓降低，減緩開通過程，使得並聯的IGBT模塊同時開通，達到均流的目的。
[0030]優選地，在本實施方式中第一輔助電阻Rel小於第二輔助電阻Re2,且第一輔助電阻Rel與第一柵極電阻Rgl的阻值比為1:2，第二輔助電阻Re2與第二柵極電阻Rg2的阻值比為1:2。
[0031]由以上技術方案可以見，本發明IGBT模塊並聯不對稱迴路的動態均流電路在並聯的IGBT模塊的發射極分別串聯一個輔助電阻，形成一個負反饋電路，輔助電阻能夠降低由於迴路雜散電感不對稱引起的動態電流不平衡，使得並聯的IGBT模塊同時開通，達到均流的目的。
[0032]對於本領域技術人員而言，顯然本發明不限於上述示範性實施例的細節，而且在不背離本發明的精神或基本特徵的情況下，能夠以其他的具體形式實現本發明。因此，無論從哪一點來看，均應將實施例看作是示範性的，而且是非限制性的，本發明的範圍由所附權利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權利要求的等同要件的含義和範圍內的所有變化囊括在本發明內。不應將權利要求中的任何附圖標記視為限制所涉及的權利要求。
[0033]此外，應當理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但並非每個實施方式僅包含一個獨立的技術方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領域技術人員應當將說明書作為一個整體，各實施例中的技術方案也可以經適當組合，形成本領域技術人員可以理解的其他實施方式。
【權利要求】
1.一種IGBT模塊並聯不對稱迴路的動態均流電路，所述電路包括相互並聯設置的第一IGBT模塊和第二 IGBT模塊，所述第一 IGBT模塊的開通時間大於所述第二 IGBT模塊的開通時間，第一 IGBT模塊和第二 IGBT模塊的柵極分別串聯有第一柵極電阻和第二柵極電阻，其特徵在於，所述第一柵極電阻的阻值小於第二柵極電阻的阻值，所述第一 IGBT模塊和第二IGBT模塊的發射極分別 串聯有第一輔助電阻和第二輔助電阻，第一輔助電阻和第二輔助電阻形成負反饋電路。
2.根據權利要求1所述的動態均流電路，其特徵在於，所述第一輔助電阻的阻值小於第二輔助電阻的阻值。
3.根據權利要求1所述的動態均流電路，其特徵在於，所述第一輔助電阻與第一柵極電阻的阻值比為1:2，所述第二輔助電阻與第二柵極電阻的阻值比為1:2。
4.根據權利要求1所述的動態均流電路，其特徵在於，所述電路驅動後，第二IGBT模塊的發射極電壓高於第一 IGBT模塊的發射極電壓，第一 IGBT模塊和第二 IGBT模塊的發射極之間形成從第二輔助電阻向第一輔助電阻方向的電流，第一 IGBT模塊的發射極電壓降低、柵極電壓升高，減小第一 IGBT模塊的開通時間，第二 IGBT模塊的發射極電壓升高、柵極電壓降低，增大第二 IGBT模塊的開通時間。
【文檔編號】H03K17/567GK103905018SQ201210570035
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2012年12月25日 優先權日:2012年12月25日
【發明者】邢毅 申請人:西安永電電氣有限責任公司