專利名稱：一種絕緣柵雙極晶體管的驅(qū)動電路的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種電源驅(qū)動電路，尤其涉及一種絕緣柵雙極晶體管的驅(qū)動電路。
背景技術：
絕緣柵雙極晶體管是一種新型的電力半導體器件，它是既具有功率場效應晶體管高速、高輸入阻抗、易驅(qū)動的特點，又具有雙極達林頓功率晶體管飽和電壓低、電流容量大、 高反壓的等優(yōu)點的電力電子開關器件，其電壓型驅(qū)動、高輸入阻抗、開關速度快、開關功率損耗小、通態(tài)壓降小等一系列優(yōu)良特性，使得絕緣柵雙極晶體管成為大中功率開關電源、逆變器、高頻感應加熱、有源濾波器、家用電器等需要電流變換場合的理想功率器件。絕緣柵雙極晶體管可用于大到輸出數(shù)百安電流的變頻裝置，小到數(shù)碼相機的閃光燈控制等的電力電子裝置。特別是近幾年來，變頻技術在交流傳動領域的應用風起云涌，絕緣柵雙極晶體管作為變頻器的功率輸出器件，其應用同樣是日趨廣泛。從20世紀90年代中葉開始，絕緣柵雙極晶體管國際市場年增長率均為35 %以上，近年來其增長趨勢有增無減。絕緣柵雙極晶體管有逐步取代功率場效應晶體管和雙極達林頓功率晶體管的趨勢。絕緣柵雙極晶體管是電壓驅(qū)動型器件，且具有一個2. 5V 5. OV的閾值電壓，有一個容性輸入阻抗，因此，絕緣柵雙極晶體管對柵極電荷集聚很敏感，故此驅(qū)動電路必須非?？煽浚ＷC有一條低阻抗值的放電回路，這就對驅(qū)動電路與絕緣柵雙極晶體管的布線提出了比較苛刻的要求，其實用性相當依賴于驅(qū)動電路。目前絕緣柵雙極晶體管柵極驅(qū)動電路基本形式有三種1、直接驅(qū)動電路，如圖1所示，其缺點為A.輸入信號與驅(qū)動電路沒有隔離，頻率較高時，容易受到干擾，系統(tǒng)不穩(wěn)定；B.功率較大時，頻率較高時，密勒效應的影響使絕緣柵雙極晶體管容易損壞。2、脈沖變壓器隔離輸出驅(qū)動電路，圖2所示，其缺點為A.驅(qū)動波形質(zhì)量差；B.脈沖變壓器制作困難，成本高；C.功率較大時，頻率較高時，密勒效應的影響脈沖變壓器副邊能量感應到原邊造成對驅(qū)動信號的干擾。3、光耦隔離輸出驅(qū)動電路，如圖3所示，其缺點為功率較大時，頻率較高時，密勒效應的影響互補管的正確開通與關斷狀態(tài)。

實用新型內(nèi)容本實用新型為解決現(xiàn)有技術問題，提供一種驅(qū)動波形穩(wěn)定、頻率范圍寬、抗干擾性強的絕緣柵雙極晶體管的驅(qū)動電路。本實用新型的技術方案是一種絕緣柵雙極晶體管的驅(qū)動電路，包括信號輸入端和驅(qū)動輸出端，所述驅(qū)動輸出端與絕緣柵雙極晶體管相連接，所述驅(qū)動電路設置于靠近絕緣柵雙極晶體管，該驅(qū)動電路還包括與信號輸入端相連接的脈沖整形裝置、設置于脈沖整形裝置與驅(qū)動輸出端之間的互補驅(qū)動裝置和并聯(lián)于絕緣柵雙極晶體管兩端的高頻電容。由于信號輸入端輸入的驅(qū)動脈沖信號在電路的傳送過程中易受分布電容與分布電感的影響而產(chǎn)生變形，將驅(qū)動電路設計靠近于絕緣柵雙極晶體管，同時脈沖整形裝置對信號輸入端輸送過來的變形的信號進行整形，恢復矩形脈沖的上升與下降沿特性；互補驅(qū)動裝置廣泛應用于絕緣柵雙極晶體管的驅(qū)動電路中，互補驅(qū)動的兩個互補管在理論上應該特性一致，但實際上總是有一定的差異，特別在高頻驅(qū)動情況下，這種特性差異將變得更加明顯，主要的影響是互補管輸入端的等效電容使驅(qū)動波形上升和下降沿變緩慢，造成上互補管和下互補管切換時存在重合區(qū)域，形成電源輕微短路，互補管發(fā)熱影響壽命，同時輸出驅(qū)動波形產(chǎn)生震蕩，互補驅(qū)動裝置加設脈沖發(fā)生裝置，對互補管采用正負脈沖驅(qū)動，利用正脈沖快速開通上管和關斷下管，利用負脈沖快速關斷上管和開通下管，縮短過渡時間，大大延長了互補管的壽命，同時保證驅(qū)動波形；絕緣柵雙極晶體管本身的結構所決定各極間存在著分布電容及射極回路中存在著分布漏感，由于這些參數(shù)的存在而對絕緣柵雙極晶體管的開通和開關過程造成不利的影響，同時由此帶來的高頻密勒效應對絕緣柵雙極晶體管產(chǎn)生相當嚴重的危害，極易造成驅(qū)動脈沖劇烈波動，甚至造成柵極擊穿而晶體管失效，高頻電容并聯(lián)于絕緣柵雙極晶體管的門極和發(fā)射極兩端，將高頻密勒效應所產(chǎn)生的對門極的充電能量直接通過高頻電容對發(fā)射極釋放，從而避免進入驅(qū)動電路，使門極電位不再快速抬高，驅(qū)動波形穩(wěn)定而不產(chǎn)生強烈震蕩。作為優(yōu)選，所述互補驅(qū)動裝置包括兩個互補管。作為優(yōu)選，所述互補驅(qū)動裝置與脈沖整形裝置之間設置有反饋裝置。采用帶反饋的比較器波形整形電路，實現(xiàn)脈沖波形的整形和有效降低互補驅(qū)動管的對稱要求。作為優(yōu)選，所述脈沖整形裝置通過光耦與信號輸入端相連接。將整個驅(qū)動電路通過光耦與前端隔離，保證在高頻環(huán)境下信號的穩(wěn)定性，不易受干擾。作為優(yōu)選，所述光耦為快速光耦。光耦的頻率需滿足驅(qū)動頻率要求。綜上所述，本實用新型具有以下優(yōu)點1、通過光耦輸入信號，抗干擾能力強；2、采用比較器對輸入的信號進行整形，使得信號波形穩(wěn)定，不變形；3、利用正負脈沖驅(qū)動減小互補管的開通關斷瞬間過渡區(qū)，大大延長互補管的壽命；4、比較器加設反饋裝置，加速比較器正負電壓的切換速度，在脈沖波形的整形的基礎上有效降低互補驅(qū)動管的對稱要求；5、加設高頻電容，防止在高頻驅(qū)動時由于密勒效應損壞絕緣柵雙極晶體管。
圖1為直接驅(qū)動電路結構示意圖；圖2為脈沖變壓器隔離輸出驅(qū)動電路結構示意圖；圖3為光耦隔離輸出驅(qū)動電路結構示意圖；圖4為本實用新型電路結構示意圖。
具體實施方式

以下結合附圖以實施例對本實用新型作進一步說明。一種絕緣柵雙極晶體管的驅(qū)動電路，如圖4所示，包括信號輸入端和驅(qū)動輸出端， 所述驅(qū)動輸出端與絕緣柵雙極晶體管相連接，所述驅(qū)動電路設置于靠近絕緣柵雙極晶體管，該驅(qū)動電路還包括與信號輸入端相連接的脈沖整形裝置、設置于脈沖整形裝置與驅(qū)動輸出端之間的互補驅(qū)動裝置和并聯(lián)于絕緣柵雙極晶體管兩端的高頻電容；所述互補驅(qū)動裝置包括兩個互補管；所述互補驅(qū)動裝置與脈沖整形裝置之間設置有反饋裝置；所述脈沖整形裝置通過光耦與信號輸入端相連接；所述光耦為快速光耦。脈沖整形裝置采用比較器，比較器的一個輸入接口輸入信號，另一個輸入接口輸入穩(wěn)定的電壓信號，經(jīng)過比較，輸出純凈的脈沖信號；比較器輸入信號的一端還連接有反饋裝置，反饋裝置的另一端連接于比較器的輸入端，反饋裝置將比較器輸出端負載的狀態(tài)反饋給比較器的輸入端，調(diào)整比較器的輸入信號，穩(wěn)定比較器輸出端脈沖信號的占空比。工作時，信號從信號輸入端輸入，經(jīng)過光耦隔離，生成純凈無干擾的波形信號，波形信號經(jīng)過脈沖整形裝置，生成純凈的脈沖波形信號，同時反饋裝置將脈沖波形信號反饋至脈沖整形裝置的輸入端，進一步調(diào)整信號的穩(wěn)定性；脈沖波形信號驅(qū)動互補管進行開關， 輸出理想的驅(qū)動波形至絕緣柵雙極晶體管的G極，在絕緣柵雙極晶體管的G、E兩端并聯(lián)有高頻電容，用于短路高頻密勒效應所產(chǎn)生的對G極的充電能量。
權利要求1.一種絕緣柵雙極晶體管的驅(qū)動電路，包括信號輸入端和驅(qū)動輸出端，所述驅(qū)動輸出端與絕緣柵雙極晶體管相連接，其特征在于所述驅(qū)動電路設置于靠近絕緣柵雙極晶體管， 該驅(qū)動電路還包括與信號輸入端相連接的脈沖整形裝置、設置于脈沖整形裝置與驅(qū)動輸出端之間的互補驅(qū)動裝置和并聯(lián)于絕緣柵雙極晶體管兩端的高頻電容。
2.根據(jù)權利要求1所述絕緣柵雙極晶體管驅(qū)動電路，其特征在于所述互補驅(qū)動裝置包括兩個互補管。
3.根據(jù)權利要求2所述絕緣柵雙極晶體管驅(qū)動電路，其特征在于所述互補驅(qū)動裝置與脈沖整形裝置之間設置有反饋裝置。
4.根據(jù)權利要求1所述絕緣柵雙極晶體管驅(qū)動電路，其特征在于所述脈沖整形裝置通過光耦與信號輸入端相連接。
5.根據(jù)權利要求4所述絕緣柵雙極晶體管驅(qū)動電路，其特征在于所述光耦為快速光華禹。
專利摘要一種絕緣柵雙極晶體管的驅(qū)動電路，包括信號輸入端和驅(qū)動輸出端，所述驅(qū)動輸出端與絕緣柵雙極晶體管相連接，所述驅(qū)動電路設置于靠近絕緣柵雙極晶體管，該驅(qū)動電路還包括與信號輸入端相連接的脈沖整形裝置、設置于脈沖整形裝置與驅(qū)動輸出端之間的互補驅(qū)動裝置和并聯(lián)于絕緣柵雙極晶體管兩端的高頻電容。本實用新型抗干擾能力強；信號波形穩(wěn)定，不變形；互補管的壽命長；高頻時密勒效應不會損壞絕緣柵雙極晶體管，安全可靠。
文檔編號H03K19/094GK202004745SQ20112008315
公開日2011年10月5日 申請日期2011年3月25日 優(yōu)先權日2011年3月25日
發(fā)明者姚志恩 申請人:姚志恩