一種igbt串聯(lián)均壓電路的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種IGBT串聯(lián)均壓電路，由2個IGBT單元串聯(lián)組成，每個IGBT單元包括驅(qū)動電路、IGBT、高壓二極管、電阻、電容和瞬態(tài)抑制二極管，驅(qū)動電路的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)抑制二極管的陽極與IGBT的發(fā)射極相連，高壓二極管的陽極與IGBT的集電極相連；驅(qū)動信號作用于2個IGBT驅(qū)動電路。在保證了2個IGBT在導(dǎo)通時間和關(guān)斷時間上一致性的同時，還滿足了2個IGBT的靜態(tài)和動態(tài)的均壓，從而實現(xiàn)了串聯(lián)的IGBT安全高效的運(yùn)行。
【專利說明】—種IGBT串聯(lián)均壓電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于電力電子領(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、無二次擊穿和安全工作區(qū)寬等優(yōu)點(diǎn)。同時，由于它的結(jié)構(gòu)特性，決定了它具有高速開關(guān)的能力，可以滿足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。然而目前單個功率器件的耐壓還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足更高電壓等級要求，如高壓變頻器、高壓靜態(tài)無功補(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，用多個功率開關(guān)器件直接串聯(lián)使用是解決該問題的一種簡單的方法。
[0003]串聯(lián)IGBT的驅(qū)動信號的延遲不一致以及管子本身的開關(guān)特性差異是引起端電壓失衡的主要原因。延遲時間不同會造成開通過程中在慢開的器件上產(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。引起過電壓失衡的另一個原因是各串聯(lián)器件引線分布電感和吸收電路特性不一致。不同IGBT其引線電感不同，會導(dǎo)致不同的開關(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)用時間變化，因此每個串聯(lián)的IGBT的dV/dt也會有所不同，吸收電容小的IGBT兩端會產(chǎn)生較高的過電壓。
[0004]目前，國內(nèi)外有一些關(guān)于IGBT串聯(lián)均壓技術(shù)的專利，如CN10220800A所述的帶有過流保護(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。
實用新型內(nèi)容
[0005]本實用新型要解決的問題是提供一種結(jié)構(gòu)簡單、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)問題，本實用新型采用的技術(shù)方案是:一種IGBT串聯(lián)均壓電路，由2個IGBT單元串聯(lián)組成，每個IGBT單元包括驅(qū)動電路、IGBT和緩沖電路，所述驅(qū)動電路的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)動信號分別與2個IGBT單元中的驅(qū)動電路相連。
[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)抑制二極管的陽極與IGBT的發(fā)射極相連，高壓二極管的陽極與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]本實用新型具有的優(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IGBT在導(dǎo)通時間和關(guān)斷時間上一致性的同時，還滿足了 2個IGBT的靜態(tài)和動態(tài)的均壓，從而實現(xiàn)了串聯(lián)的IGBT安全高效的運(yùn)行；具有電路設(shè)計簡單、使用方便、運(yùn)行安全可靠等優(yōu)點(diǎn)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1是本實用新型的電路原理圖。
【具體實施方式】
[0011]如圖1所示，本實用新型一種IGBT串聯(lián)均壓電路，由2個IGBT單元串聯(lián)組成，每個IGBT單元包括驅(qū)動電路、IGBT、高壓二極管、電阻、電容和瞬態(tài)抑制二極管，驅(qū)動電路的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)抑制二極管的陽極與IGBT的發(fā)射極相連，高壓二極管的陽極與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)動信號分別作用于2個IGBT驅(qū)動電路。
[0012]本實例的工作過程:驅(qū)動電路接收驅(qū)動信號，生成適合IGBT驅(qū)動電壓的驅(qū)動脈沖，通過與IGBT相連的線纜驅(qū)動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IGBT的Vce進(jìn)行電壓鉗位，防止瞬間的過電壓，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IGBT導(dǎo)通時的沖擊，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，同時電阻Rl和R2上的電壓相同，因此2個IGBT的同時關(guān)斷時的Vce基本相同。一個驅(qū)動信號同時作用2個驅(qū)動電路，這樣保證了 IGBT導(dǎo)通時間和關(guān)斷時間的近似一致，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)通時間和關(guān)斷時間的誤差所造成的瞬間過壓。
[0013]上述2個串聯(lián)的IGBT單元在保證了 2個IGBT在導(dǎo)通時間和關(guān)斷時間上的一致性的同時，還滿足了 2個串聯(lián)的IGBT的靜態(tài)和動態(tài)的均壓，從而實現(xiàn)了串聯(lián)的IGBT安全高效的運(yùn)行。
[0014]以上對本實用新型的一個實施例進(jìn)行了詳細(xì)說明，但所述內(nèi)容僅為本實用新型的較佳實施例，不能被認(rèn)為用于限定本實用新型的實施范圍。凡依本實用新型申請范圍所作的均等變化與改進(jìn)等，均應(yīng)仍歸屬于本實用新型的專利涵蓋范圍之內(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IGBT單元串聯(lián)組成，每個IGBT單元包括驅(qū)動電路、IGBT和緩沖電路，所述驅(qū)動電路的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)動信號分別與2個IGBT單元中的驅(qū)動電路相連。
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)抑制二極管的陽極與IGBT的發(fā)射極相連，高壓二極管的陽極與IGBT的集電極相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求2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】H02H9/04GK203645319SQ201320870874
【公開日】2014年6月11日 申請日期: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 申請人:天津正本自控系統(tǒng)有限公司