[实用新型]高压大电流IGBT驱动系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及高压驱动IGBT技术领域，尤其涉及一种高压大电流IGBT驱动电路。

背景技术

随着电力电子技术的发展，IGBT（绝缘栅双极性晶体管）得到了广泛应用。IGBT具有耐高压、耐大电流、高速和低饱和压降等特点,在高压变频器、风机变流器、太阳能并网逆变器等电力电子产品中得到广泛应用。驱动电路作为控制电路和功率半导体器件之间的桥梁,其性能决定着系统的可靠性,驱动电路设计不仅要有极高的可靠性和良好的电气隔离,还必须要关注电磁兼容、成本等诸多因素，高压大电流IGBT驱动器也得到了广泛应用。

高压大功率IGBT驱动模块的在目前的发展中遇到了更高的要求。

1.更高的集成度

目前大功率IGBT驱动模块的体积还比较大，为了增加隔离电压耐量，通常都会采用变压器来实现隔离，变压器的体积和重量相对比较大，而且比较难于实现集成化。因此，未来的驱动器会采用体积更小、更容易集成化的隔离器件，比如：应用压电式变压器或者先进的磁集成技术来减小隔离元件的体积和重量，增加集成度。可以预见的是未来大功率IGBT必将和其驱动电路集成在同一个模块内部，用户只需要将控制信号直接引入功率模块就可以实现对IGBT的控制。

2.更高的隔离电压

当前驱动器都是采用光耦和变压器来实现隔离，光耦的优点是体积小，但存在隔离电压比较低、容易老化和延迟较大等不足。变压器隔离的隔离电压较高，延迟较小，但体积较大。因此，在需要高压隔离的场合还多数采用变压器来实现隔离，当前，变压器隔离的驱动模块的最高隔离电压大约为3300V左右。而IGBT的最高电压等级已经达到6500V，为了适应更高电压应用场合，必须采用隔离电压更高的驱动器。

3.更大的驱动功率

IGBT模块的容量在不断增加，单个模块的电流容量已经可以做到3600A，有时为了增加容量，通常采用并联的方式工作，对驱动器的驱动功率也提出了更高的要求，驱动器的最大输出电流必须相应地增加，特别是在多个模块并联应用时，驱动器平均输出功率要求达到5W～10W，瞬时最大输出电流要求达到30A以上。

4.更高的开关频率

为了适应在感应加热电源等方面的应用，IGBT的开关频率不断增加，随着制造技术的发展，IGBT最高的开关频率已经可以做到100khz以上，已经可以部分替代功率MOS管，对于驱动器来讲，意味着必须提供更大的驱动功率，而且还要驱动器具有更短的驱动脉冲延迟时间和上升、下降时间，提供更大的瞬时最大驱动电流等。

5.更完备的功能

现在广泛应用的门极驱动技术无法实现对IGBT开关过程中引起的di/dt，dv/dt的控制，从而控制变换电路的EMI。有源门极驱动技术可以有效地控制IGBT开关造成的较高的di/dt，dv/dt，相应地可以使IGBT工作在更加安全的工作区，减小其开关过程中产生的EMI，相应地减小IGBT的缓冲吸收电路。其中三段有源门极驱动技术是一种应用前景比较广泛的有源门极驱动技术。另外，为了满足串、并联IGBT应用的需要，驱动器还必须具备动态均压和均流功能。

IGBT作为电力电子系统的一种关键的电力半导体器件已经持续增长了若干年，由于它使电力电子装置和设备实现了更高的效率，更高的开关频率和功率变换装置小型化的设计，随着性能不断提升，IGBT器件的应用领域已经扩展到更宽的范围，不仅在工业中，而且在许多其他功率变换系统中，它已经取代了大功率双极晶体管(GTR)、功率MOS场效应管(MOSFET)，甚至出现替代门关断晶闸管(GTO)的现实趋势。大功率IGBT驱动模块技术将不断完善，集成度也将提高，进而减小IGBT功耗和EMI，提高系统的可靠性。随着IGBT制造技术的发展，和应用领域将进一步增加，对于其驱动器的性能的要求也在不断提高。

实用新型内容

为了解决目前IGBT驱动电路已经不能满足IGBT使用要求的问题，提供一种高压大电流IGBT驱动系统。