[发明专利]一种IGBT半桥驱动电路

说明书

本发明涉及一种IGBT半桥驱动电路，包括：两个无源米勒钳位电路，所述两个无源米勒钳位电路分别与IGBT半桥电路中上、下桥臂IGBT连接；其中，所述无源米勒钳位电路包括：钳位PNP型晶体管、钳位二极管、滤波电路和驱动电阻；所述钳位PNP型晶体管的基级与驱动电源正极连接，发射级与上桥臂IGBT或下桥臂IGBT的栅极输入电阻连接，集电极通过所述滤波电路与驱动电源负极连接；所述钳位二极管并联在钳位PNP型晶体管的集电极以及发射极之间；所述驱动电阻并联在钳位PNP型晶体管的基级和发射极之间。本发明提供的技术方案，利用无源器件抑制了IGBT通断产生的串扰，进而抑制了因桥臂串扰导致IGBT桥臂直通的发生和其它因串扰导致的IGBT异常情况。

技术领域

本发明涉及电力电子器件的驱动技术领域，具体涉及一种IGBT半桥驱动电路。

背景技术

绝缘栅双极晶体管IGBT因其驱动功率小和饱和压降低等优点，现已广泛应用在大功率电力电子变换器、600V以上的变流系统、交流电机、变频器、开关电源、照明电路和牵引传动系统中，从而提高相关设备的功率密度。

IGBT半桥电路的拓扑结构图如图1所示，主要由分别与栅极输入电阻连接两个串联的绝缘栅极晶体管IGBT和一些寄生电感、寄生电容构成，两个IGBT分别位于上下半桥。

由于IGBT半桥电路中寄生电感和寄生电容的存在，在IGBT周期性通断过程中的，当IGBT在特定的工作点开关时，可能会在栅极电压、集电极-发射极电压或集电极电流中产生高频串扰。这些串扰会使IGBT的栅极和发射极间的电压产生尖峰，进而导致IGBT的驱动波形产生振荡，会对IGBT实施不正确的控制，进一步会对其他电子电路形成干扰，引起并联半导体器件的电流分配不均，严重时会导致一个或多个半导体器件过载，甚至失效。

基于此，研究人员想到设计抑制高频串扰的IGBT半桥驱动电路来降低IGBT半桥电路中IGBT的驱动波形振荡的出现概率，其对IGBT的驱动波形出现振荡的原因进行分析，结果如下：

1、IGBT驱动能力(电流)不足，开通时给米勒电容充电电流偏小；

2、驱动线过长，引入干扰信号或形成LC振荡；

3、直流母线杂散电感太大，Vce振荡尖峰太大，串扰导致驱动波形振荡。

基于上述原因给出以下四种方案来抑制高频串扰维持IGBT的驱动波形不出现振荡,这四种方案如下所示：

方案1、适当减小驱动电阻阻值(增大驱动电流)；

方案2、减小驱动线长度(减小电感)；

方案3、优化直流母线的结构设计，减小杂散电感。同时在IGBT的CE极间增加无感吸收电容，减小尖峰电压；

方案4、从LC的角度考虑，在速度满足要求的前提下，ge间加一个合适的门极电容(100pf-1nf之间)，减小尖峰电压。

但是上述方案都存在一定的缺陷，方案1减小驱动电阻的方法虽然在一定程度上抑制了串扰，但是如何得到合适的电阻值需要大量的仿真和实验得到，过程复杂。方案2减小驱动线长度在实际实验操作中很难实现且优化效果并不理想。方案3，方案4增加吸收电容会在降低尖峰电压的同时使得IGBT开关损耗增加，同时也会牺牲开关速度。

目前，亟待提出能解决上述问题的技术方案。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种IGBT半桥驱动电路，该电路能有效的抑制IGBT通断产生的串扰，维持IGBT的正常运行。

本发明的目的是采用下述技术方案实现的：

本发明提供一种IGBT半桥驱动电路，所述电路包括：两个无源米勒钳位电路，所述两个无源米勒钳位电路分别与IGBT半桥电路中上、下桥臂IGBT连接；