[发明专利]一种用于线变关系识别的IGBT串联栅极端均压电路

说明书

本发明公开了一种用于线变关系识别的IGBT串联栅极端均压电路，该电路驱动电路基础上由电阻、电容、二极管和TVS管组成，每个IGBT两端分到的电压的关键是静态均压电阻的大小选择，当每个静态均压电阻设定相同的大小时，每个IGBT两端电压值就会维持平均分配的稳定状态，从而达到静态均压的目的；动态均压电容两端的电压不可以瞬间发生很大的改变，关断过程中，先关断IGBT的电流会转移到和动态均压电容串联的电容上，缓慢增加栅极电压，减缓关断速度；开通过程中，先开通IGBT的电压会转移至后开通的IGBT栅极上，加速其开通速度，从而达到动态均压的目的；另外IGBT两端并联TVS可以吸收高压脉冲，实现高压脉冲防护。该电路结构简单、稳定性高、可批量推广应用。

技术领域

本发明涉及IGBT应用领域，具体是一种用于线变关系识别的IGBT串联栅极端均压电路。

背景技术

IGBT串联应用的关键，是保证各IGBT集电极和发射极两端电压VCE的均衡性。在IGBT工作时，有瞬态开通、导通、瞬态关断、关断四种工作状态。在这些工作状态下，导通和关断是一种稳定工作状态，可以称为稳态或静态。在稳定工作状态下，IGBT两端电压基本不会发生变化。瞬态开通、瞬态关断是动态工作过程，在动态工作状态下，IGBT两端电压会发生很快的跳变，后导通或先关闭的IGBT承受较大电压，容易烧毁，因此需要通过IGBT串联均压电路减少这种情况。传统的IGBT栅极驱动端变压器耦合均压电路是通过调整栅极驱动信号的延迟，使IGBT接近同时开通、同时关断，来控制IGBT切换瞬间的电压，使其达到平衡。当某一路驱动信号延迟时，通过耦合变压器，使驱动电流一致，确保IGBT同时开通，实现动态均压功能。该均压电路对IGBT自身参数不同引起的电压不均衡的效果不明显，且变压器设计过程较为麻烦，故其应用有很多限制。

发明内容

针对上述现有技术存在的缺陷或不足，本发明的目的在于提供一种用于线变关系识别的IGBT串联栅极端均压电路，该电路可以实现静态均压、动态均压和高压脉冲防护，电路结构简单、稳定性高、成本低廉、可批量推广。

为实现上述目的，本发明提出了一种用于线变关系识别的IGBT串联栅极端均压电路，其特征在于，该电路在驱动电路基础上由电阻R11、R12、R21、R22、R31、R32，电容C11、C21、C21、C22，二极管VD11、VD12和TVS管组成，可以实现静态均压、动态均压和高压脉冲防护，在高压条件下，IGBT全部关断时，每个IGBT两端电压相同，最大误差不超过5％；IGBT导通时的脉冲下降沿时间和关断时脉冲上升沿时间均小于1us，IGBT之间的开关延迟时间小于300ns；

IGBT1的发射极与IGBT2的集电极串联；

所述TVS管并联在IGBT1集电极和IGBT2发射极两端，可以吸收高压脉冲，保护IGBT1和IGBT2；

所述电阻R11与电阻R21串联后，并联在IGBT1集电极和发射极两端；电容C11和电容C21串联后，并联在IGBT1集电极和发射极两端；二极管VD1和电阻R31串联，一端连接IGBT1门极，一端连接在电阻R11和电阻R21中间与电容C11和电容C21中间：

所述电阻R11是静态均压电阻，当IGBT1关断时两端分得的电压主要由电阻R11决定，一般取IGBT1关断电阻的电阻值的1/10。电阻R21为动态均压电阻，电容C21通过电阻R21放电，电阻值不应过大，并远小于电阻R11的电阻值，取电阻R11电阻值的1/100。电容C11是动态均压电容，当IGBT1开通和关断瞬间两端电压值突变时，电容C11应阻止电压瞬变，电容C11的电容值应远大于C21的电容值。为了有足够的能量均压，电容C11的电容值取IGBT1门极电容Cies电容值的100倍，电容C21的电容值等于Cies的电容值。