[发明专利]一种双斜率尖峰抑制模拟电路的IGBT栅极驱动器

说明书

本发明公开了一种双斜率尖峰抑制模拟电路的IGBT栅极驱动器，包括：电源供电及保护电路、隔离驱动电路、IGBT过压钳位电路以及干扰滤波电路；其中，电源供电及保护电路将输入的高频交流电转变为直流，并对电源进行实时监测，当检测到电源异常时，锁闭IGBT驱动信号；隔离驱动电路接收上位机发出的光驱动信号，转化为+IGBT栅极驱动信号，控制IGBT栅极电压变化曲线的斜率，在曲线末端通过减小上升或下将斜率，达到抑制栅极电压尖峰的目的；过压钳位电路实时监测比对驱动信号和IGBT两端电压；干扰滤波电路能够滤除高频电磁干扰，防止IGBT误开通。本发明通过模拟电路实现以上对IGBT的控制和保护功能，通过推挽电路控制输出波形，具有动作速度快，波形连续可调的特点。

技术领域

本发明属于电力电子和电力自动化设备的控制技术领域，具体涉及一种双斜率尖峰抑制模拟电路的IGBT栅极驱动器。

背景技术

目前，国内外IGBT驱动器技术在中小功率领域的应用较为成熟，主要采用数字控制方式实现驱动，功能比较单一；IGBT集中了MOSFET和GTR的优点，具有输入阻抗高，开关速度快，热稳定性好，通态压降低，耐压高，承受电流大等特点，近年来，广泛应用于各个领域。采用一套性能良好的驱动电路可缩短开关时间，减少开关损耗，使IGBT工作在较理想的开关状态下，同时对产品的运行效率、可靠性和安全性都有重要意义。IGBT 是电压控制型器件，在其栅极发射极之间施加十几伏的直流电压，只有微安级的电流流过。IGBT驱动器是IGBT和控制器DSP芯片之间的接口电路，其功能是将来自数字信号处理器的控制信号转换成具有足够功率的驱动信号，来实现IGBT安全的开通与关断，为处理器和IGBT之间提供电气隔离。为了在系统出现故障时IGBT得到正确和有效的保护，IGBT驱动器还需要提供相应的过压保护功能。

在相关技术中，大多采用单斜率控制IGBT的开通和关断，这样的控制方式会在IGBT 栅极产生尖峰电压，在强电磁干扰的环境下（如驱动3300V、1500A高压大功率IGBT），容易导致IGBT损坏，降低了系统的可靠性。此外，关于IGBT的故障保护多采用过流保护，这种保护方式误报率较高。

发明内容

针对于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种双斜率尖峰抑制模拟电路的IGBT栅极驱动器，以满足目前大功率逆变器小型化趋势的要求；本发明的驱动器采用双斜率尖峰抑制模拟电路控制IGBT栅极。在IGBT线性放大区，驱动器输出斜率较大的栅极驱动信号，以减小IGBT的发热量，在IGBT饱和导通区，驱动器输出低斜率驱动信号，以抑制栅极的电压尖峰。采用过压保护能够有效防止IGBT的击穿，进而避免逆变器损坏，并减少误报的可能性。本发明能够根据具体的IGBT型号灵活调整输出波形曲线，输出波形连续平滑，具有广泛的适用范围。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明的一种双斜率尖峰抑制模拟电路的IGBT栅极驱动器，包括：电源供电及保护电路、隔离驱动电路、IGBT过压钳位电路以及干扰滤波电路；

其中，所述电源供电及保护电路包含：电源供电电路和电源保护电路，电源供电电路将输入的高频交流电转变为直流，输出DC+25V、DC+20V、DC+12.4V和DC-25V电源；电源保护电路对上述电源进行实时监测，当电源异常时，禁止IGBT开通驱动信号的输出,使IGBT始终保持关闭状态；

隔离驱动电路接收上位机发出的光驱动信号，转化为+15V、-10V IGBT栅极驱动信号，通过双斜率的方式抑制IGBT栅极电压尖峰；

IGBT过压钳位电路根据接收到的上位机驱动信号和IGBT两端的电压值，判断是否存在过压情况；若存在过压，将控制IGBT微开通，来降低IGBT两端的电压，防止IGBT击穿；

干扰滤波电路滤除高频电磁干扰，防止IGBT误动作。