[实用新型]采用双N-MOSFET推动级的大功率IGBT驱动电路

说明书

技术领域

本实用新型属于电力半导体器件驱动技术领域，尤其是一种采用双N-MOSFET推动级的大功率IGBT驱动电路。

背景技术

随着市场对大功率变换器的需求日益旺盛，如新能源、电气化轨道交通的兴起，中高压大功率IGBT(绝缘栅双极型晶体管)得到广泛应用。与低压小功率IGBT不同，中高压大功率IGBT运行条件更为恶劣，对驱动电路抗干扰能力要求更高，如果IGBT由于复杂的电磁环境不能可靠地开通或关断，易引起短路故障或工作在线性区造成损耗过大而损坏；在短路故障发生时，流过IGBT的电流可达额定电流的4倍，由于主电路寄生电感的存在，如果采取硬关断的方式，会在IGBT集-射极产生极大的尖峰电压，导致IGBT过压损坏。

如图1所示，现有的由NPN与PNP构成的推挽式推动级驱动电路包括NPN三极管Q1和PNP三极管Q2，这两个三极管基极并接，基极输入驱动信号指令，发射极也并接，发射极的并接点经门极电阻与IGBT门极相连，三极管Q1集电极连接VCC，三极管Q2集电极连接VEE，上述传统推动级电路能可靠的开通或关断IGBT。

但是，由于在IGBT的开通关断过程中三极管工作在线性区，损耗较大；且在实际应用中由于单个三极管芯片电流较小，对于驱动大功率IGBT需多个并联，增加了驱动电路板面积。当IGBT发生短路故障时，为了控制短路故障时IGBT的关断速度，降低关断尖峰电压，当前已公开了部分解决方案，该技术能降低IGBT短路故障时的关断速度，但在进行短路保护时同时有两条支路导通，不利于准确控制IGBT的关断速度，参数设计难度较大。

实用新型内容

实用新型目的：提供一种采用双N-MOSFET推动级的大功率IGBT驱动电路，以克服现有技术存在的上述缺陷。

技术方案：一种采用双N-MOSFET推动级的大功率IGBT驱动电路，包括自举电路、电荷泵电路、双N-MOSFET半桥推动级电路和短路保护电路；

其中，所述自举电路包括电平自举电路、自举电容C_boot及自举二极管D1；电荷泵电路包括自激振荡电路和二极管D2；双N-MOSFET半桥推动级电路由上端N-MOSFET开关管S1与下端N-MOSFET开关管S2串联构成；短路保护支路由电阻R_soft与N-MOSFET开关管S3构成；

电平自举电路输入为驱动控制信号，输出分别连接所述上端N-MOSFET开关管S1和下端N-MOSFET开关管S2的门极；

电荷泵电路通过二极管D2连接所述自举电容C_boot，在上端N-MOSFET开关管S1导通时给自举电容C_boot充电；

所述上端N-MOSFET开关管S1的门极与自举电路输出连接，漏极与电源VCC连接，所述下端N-MOSFET开关管S2的门极连接自举电路输出引脚，源极连接电源VEE，上端N-MOSFET开关管S1的源极与下端N-MOSFET开关管S2的漏极及自举电容C_boot连接，该连接点和门极电阻Rg的一端相连，门极电阻Rg的另一端连接IGBT门极，

电阻R_soft的一端与IGBT门极相连，电阻R_soft的另一端和开关管S3的漏极相连，开关管S3的源极和地相连，门极与保护控制信号相连。

工作原理：上述自举电路与电荷泵电路为双N-MOSFET推动级电路的驱动电路，电平自举电路完成信号调理、上端N-MOSFET开关管S1和下端N-MOSFET开关管S2的控制；上端N-MOSFET开关管S1与下端N-MOSFET开关管S2互补导通，在下端N-MOSFET开关管S2导通时通过V1→自举二极管D1→自举电容C_boot回路对自举电容充电，上端N-MOSFET开关管S1导通时，其门极电压为自举电容C_boot的电压。在低频应用场合，自举电容电压不能维持上端N-MOSFET开关管S1导通，引入电荷泵电路，在上端N-MOSFET开关管S1导通阶段给自举电容充电，维持S1门极电压，提高电路的可靠性、扩大了电路应用场合。