[发明专利]IGBT驱动拓扑电路及其软开关电路

说明书

本发明涉及一种IGBT驱动拓扑电路及其软开关电路，该驱动拓扑电路包括：IGBT管，具有集电极、栅极以及基极；接入所述IGBT管的栅极的驱动脉冲；正极与所述IGBT管的集电极连接的电源，所述电源的负极与所述IGBT管的基极连接；接入所述电源的正极与所述IGBT管的集电极之间的负载；以及接入所述负载与所述IGBT管的基极之间的软开关电路，用于控制所述IGBT管在开关过程中的电流和电压的变化率。本发明的IGBT驱动拓扑电路通过设计软开关电路，可以控制开关过程中电流和电压的变化率，从而降低IGBT的功率损耗，使得器件的负荷也减小。

技术领域

本发明涉及IGBT半导体器件的技术领域，特指一种IGBT驱动拓扑电路及其软开关电路。

背景技术

作为电力电子开关器件，IGBT工作于周期性开通关断状态之下，在开关过程中会产生非常大的开关损耗，不仅耗能且易使IGBT发热，影响其使用寿命。与IGBT并行发展的是其驱动电路，它是功率器件和控制信号之间非常重要的接口电路，在IGBT正常工作中举足轻重。

参阅图1所示，显示了现有IGBT管的开关特性，在开通过程中，t0-t1：Uge从零电压上升到Uth(IGBT启动电压)过程中，Uce、Ic无变化；t1-t2：Uge从Uth上升到弥勒平台电压Umil，Ic以很快的速度上升，负载寄生电容的瞬间充电和较小的电阻导致电流较大，即使线圈的反向感生电动势已经产生且数值不小，也无法抵抗电流值的迅猛增加，Ic产生电流尖峰，Uce会有一个微小的下降；t2-t3：Uge保持在弥勒平台，Uce以很快的速率下降，Ic保持在稳定的开通电流；t3之后，Uge以较快的速率上升到最终值，同时Uce降低到饱和导通压降。在关断过程中，t4-t5：Uge以较快的速率从最终值下降到Umil，此时对IGBT的电流Ic和Uce都未造成影响；t5-t6：由于弥勒电容的存在，Uce开始缓慢上升，Ic由于回路电感的存在继续保持为导通电流的值；t6-t7：Uge从Umil下降到Uth，Ic以很快的速率下降，在回路中产生一个很高的感应电压，使Uce产生一个关断电压尖峰；t7后，Ic继续减小，由于器件结构特性，存在一个拖尾电流。

通过IGBT开关过程中过流、过压分析，在IGBT开通时会产生一个较高的Ic过冲电流尖峰；在IGBT关断时会产生一个高的Uce尖峰电压，IGBT开关过程中Ic和Uce产生过流、过压及拖尾电流和电压的波形交叉的部分在时间分量上积分的面积为一个周期开通和关闭产生的功率损耗，该功率损耗较大，使得器件的负荷也较大。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种IGBT驱动拓扑电路及其软开关电路，解决现有的IGBT在开关过程中功率损耗较大导致的器件的负荷也较大的问题。

实现上述目的的技术方案是：

本发明提供了一种IGBT驱动拓扑电路，包括：

IGBT管，具有集电极、栅极以及基极；

接入所述IGBT管的栅极的驱动脉冲；

正极与所述IGBT管的集电极连接的电源，所述电源的负极与所述IGBT管的基极连接；

接入所述电源的正极与所述IGBT管的集电极之间的负载；以及

接入所述负载与所述IGBT管的基极之间的软开关电路，用于控制所述IGBT管在开关过程中的电流和电压的变化率。

本发明的IGBT驱动拓扑电路通过设计软开关电路，可以控制开关过程中电流和电压的变化率，从而降低IGBT的功率损耗，使得器件的负荷也减小。

本发明IGBT驱动拓扑电路的进一步改进在于，所述软开关电路包括接入所述负载与所述IGBT管的集电极之间的电感和接入所述IGBT管的集电极与所述IGBT管的基极之间的电容。