[发明专利]一种IGBT模块及其控制方法

说明书

技术领域

本发明属于电子电路的设计领域，尤其是一种具有电流检测功能的IGBT模块及其控制方法。

背景技术

IGBT(绝缘栅双极型晶体管)是由MOSFET和双极型晶体管复合而成的一种器件,其输入极为MOSFET,输出极为PNP晶体管,它融和了这两种器件的优点,既具有MOSFET器件驱动功率小和开关速度快的优点,又具有双极型器件饱和压降低而容量大的优点,其频率特性介于MOSFET与功率晶体管之间,可正常工作于几十kHz频率范围内,在现代电力电子技术中得到了越来越广泛的应用,在较高频率的大、中功率应用中占据了主导地位。

现有通常意义上的IGBT模块均为具有单一功能的IGBT模块，请参见图1，图1是一种现有的IGBT模块的电路示意图。如图所示，该IGBT模块包括多个IGBT芯片，这些IGBT芯片并联连接，所有IGBT芯片的发射极e互连，集电极c互连、栅极g互连，再分别通过统一的电极端子引出，构成典型的IGBT模块。这种IGBT模块功能单一，并且缺少对输出电流的精确检测，制约了其应用领域。

比如在现代变频逆变领域中，需要模块内部具有各种监控检测功能，需要精确监控流过的电流，时时监控模块的电流通流能力，一旦模块电流输出出现故障，及时反馈给外部控制电路，切断模块输入电流，起到保护模块的作用，普通的IGBT模块在这种领域显然不合适，没有电流检测功能。

因此有必要设计一种新的IGBT模块，使得IGBT模块中增加电流的检测功能，以克服现有的IGBT模块功能单一，应用范围狭窄的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种新的IGBT模块及其控制方法，主要应用于需要全程精确监控电流分布密度的变频系统中，由于模块内部采用了电流检测功能设计，所以本发明完美的解决了模块在使用过程中的全程电流监控问题。

根据本发明的目的提出的一种IGBT模块，包括复数个IGBT芯片，每两个IGBT芯片以半桥式连接组成一个半桥单元，各个半桥单元之间采取并联连接，所述每个半桥单元的桥臂上设有一个电流检测单元。

优选的，所有半桥单元中，位于上半桥的IGBT芯片的集电极、基极分别共连，形成该IGBT模块的共集电极和第一共基极，位于下半桥的IGBT芯片的发射极、基极分别共连，形成该IGBT模块的共发射极和第二共基极，上半桥IGBT芯片的发射极和下半桥IGBT芯片的集电极组形成所述半桥单元的桥臂，该各个桥臂上的电流检测单元共连，形成该IGBT模块的输出端。

优选的，该IGBT模块还包括DBC板，多个电极，分流器，顶盖，外壳，底板，其中所述IGBT芯片设置在该DBC板上，所述共发射极、共集电极、第一共基极、第二共基极和输出端分别连接在对应的电极上。

优选的，所述电流检测单元的两端为电流监测点，该电流监测点上设有电流检测电路，用以获知流经该电流检测单元的电流。

优选的，所述IGBT模块连接在一外部的保护电路上，所述电流检测电路同时连接在该保护电路上，当所述电流检测电路检测到电流检测单元上的电流超出所在半桥模块的预设输出电流时，所述保护电路向该IGBT模块实施一保护措施。

优选的，所述IGBT模块连接在一外部驱动电路上，所述保护电路同时连接在该驱动电路上，所述保护电路向该IGBT模块实施的保护措施为控制所述驱动电路关断该IGBT模块或降低对该IGBT模块的输入电流或输入电压。

同时，本发明还提出了一种上述的IBGT模块的控制方法，包括如下步骤：

1）电流检测电路检测所述电流检测单元的电流值，并向一预设值进行比较；

2）若检测到的电流值小于所述预设值时，返回至步骤1）；若检测到的电流值大于所述预设值时，向所述保护电路发出报警信号；

3）所述保护电路根据该报警信号向所述驱动电路发出一控制信号，所述驱动电路根据该控制信号，对IGBT模块的驱动信号进行调整或关断。

与现有技术相比，本发明通过对每个IGBT芯片设置电流检测单元，对IGBT模块中各个IGBT芯片输出电流的监控，起到精确控制IGBT输出电流的效果，从而避免了IBGT模块因电流输出异常导致的IGBT芯片损坏问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。