用于igbt模块的电流均衡电路和测试电路的制作方法
专利名称:用于igbt模块的电流均衡电路和测试电路的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种用于IGBT模块的电流均衡电路和测试电路。所述IGBT模块包括多个IGBT单元，所述电流均衡电路包括：均衡驱动电路，用于生成驱动多个有源器件的均衡驱动门极信号；所述多个有源器件，分别与所述均衡驱动电路和所述IGBT模块连接，其中，所述多个IGBT单元和所述多个有源器件一一对应地连接，当所述均衡驱动电路生成所述均衡驱动门极信号时，所述多个IGBT单元的每个IGBT单元的发射极电流相等，所述多个有源器件中的每个有源器件参数相同。本实用新型提供的电流均衡电路使得并联IGBT模块的电流均衡并可调整。
【专利说明】
用于IGBT模块的电流均衡电路和测试电路
技术领域
[0001]本实用新型涉及电子电路领域，具体地，涉及一种用于IGBT模块的电流均衡电路和测试电路。
【背景技术】
[0002]IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘棚.双极型晶体管)模块中的IGBT单元通过并联运行来提供大功率输出是电源技术发展的一个方向。并联运行的各单元特性不一致，可能使有的IGBT单元承担较大的电流甚至过载，有的IGBT单元运行于轻载其至是空载。其结果必然使电源可靠性降低，，寿命减小。因此需要实现均流措施来保证各IGBT单元的电流的均匀分配，防止单个IGBT单元运行在电流极限值状态。
[0003]目前应用的并联均流方法为发射极电阻反馈法。图1是现有的发射极电阻反馈法的示意图。如图1所示，DUT1、DUT2、……、DUT48为并联IGBT模块的48个IGBT单元。Rel、Re2、……、Re48为发射极反馈电阻。引入Rel、Re2、……、Re48使得并联DUTl、DUT2、……、DUT48的电流均衡。
[0004]上述发射极电阻反馈法主要存在以下几个缺点:第一:若发射极电阻取值偏小，对并联IGBT模块的均流改善不佳;第二:若发射极电阻取值较大，容易造成IGBT的门极电压在米勒电压平台附近发生较大的变化，严重时会产生持续的振荡。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型的目的是提供一种使并联IGBT模块的电流均衡的、用于IGBT模块的电流均衡电路和测试电路。
[0006]为了实现上述目的，本实用新型提供一种用于IGBT模块的电流均衡电路，所述IGBT模块包括多个IGBT单元，所述电流均衡电路包括:均衡驱动电路，用于生成驱动多个有源器件的均衡驱动门极信号；所述多个有源器件，分别与所述均衡驱动电路和所述IGBT模块连接，其中，所述多个IGBT单元和所述多个有源器件一一对应地连接，当所述均衡驱动电路生成所述均衡驱动门极信号时，所述多个IGBT单元的每个IGBT单元的发射极电流相等，所述多个有源器件中的每个有源器件参数相同。
[0007]可选地，所述多个有源器件为以下中的任意一者:多个IGBT测试单元、多个MOSFET或多个BJT。
[0008]可选地，所述均衡驱动电路包括有源器件驱动电源、第一电阻和第二电阻，其中，所述有源器件驱动电源的正极依次通过所述第一电阻和所述第二电阻接所述有源器件驱动电源的负极，所述第一电阻和所述第二电阻之间的节点为所述均衡驱动电路的正极输出端，所述有源器件驱动电源的负极为所述均衡驱动电路的负极输出端。
[0009]可选地，所述多个有源器件为多个IGBT测试单元，其中，所述多个IGBT测试单元中的每个IGBT测试单元的栅极接所述均衡驱动电路的正极输出端，每个IGBT测试单元的集电极接对应的IGBT单元的发射极，每个IGBT测试单元的发射极接所述均衡驱动电路的负极输出端并接地。
[0010]可选地，所述多个有源器件为多个MOSFET，其中，所述多个MOSFET中的每个MOSFET的栅极接所述均衡驱动电路的正极输出端，每个MOSFET的漏极接对应的IGBT单元的发射极，每个MOSFET的源极接所述均衡驱动电路的负极输出端并接地。
[0011]可选地，所述多个有源器件为多个BJT，其中，所述多个BJT中的每个BJT的基极接所述均衡驱动电路的正极输出端，每个BJT的集电极接对应的IGBT单元的发射极，每个BJT的发射极接所述均衡驱动电路的负极输出端并接地。
[0012]本实用新型还提供一种用于IGBT模块的测试电路，所述测试电路包括:本实用新型提供的电流均衡电路，与所述IGBT模块连接，用于使每个IGBT单元的发射极电流相等;测试驱动电路，与所述IGBT模块连接，用于生成驱动所述IGBT模块的测试驱动门极信号;第一电容，所述第一电容的一端接所述多个IGBT单元中的每个IGBT单元的集电极，并接直流电源，所述第一电容的另一端接所述均衡驱动电路的负极输出端和所述测试驱动电路的负极输出端并接地，其中，每个IGBT单元的栅极接所述测试驱动电路的正极输出端，每个IGBT单元的发射极接对应的有源器件。
[0013]本实用新型还提供一种用于IGBT模块的测试电路，所述测试电路包括:本实用新型提供的电流均衡电路，与所述IGBT模块连接，用于使每个IGBT单元的发射极电流相等;测试驱动电路，与所述IGBT模块连接，用于生成驱动所述IGBT模块的测试驱动门极信号；电感、二极管和第二电容，所述第二电容的一端分别接所述电感的一端、所述二极管的阴极和直流电源，所述多个IGBT单元中的每个IGBT单元的集电极接所述电感的另一端、所述二极管的阳极，所述第二电容的另一端接所述均衡驱动电路的负极输出端和所述测试驱动电路的负极输出端并接地，其中，每个IGBT单元的栅极接所述测试驱动电路的正极输出端，每个IGBT单元的发射极接对应的有源器件。
[0014]可选地，所述测试驱动电路包括模块驱动电源、第三电阻和第四电阻，其中，所述模块驱动电源的正极依次通过所述第三电阻和所述第四电阻接所述模块驱动电源的负极，所述第三电阻和所述第四电阻之间的节点为所述测试驱动电路的正极输出端，所述模块驱动电源的负极为所述测试驱动电路的负极输出端。
[0015]可选地，所述多个有源器件为多个IGBT测试单元，每个IGBT单元的发射极接对应的有源器件的集电极，或者，所述多个有源器件为多个M0SFET，每个IGBT单元的发射极接对应的有源器件的漏极，或者，所述多个有源器件为多个BJT，每个IGBT单元的发射极接对应的有源器件的集电极。
[0016]通过上述技术方案，将多个有源器件——对应地连接多个IGBT单元，根据IGBT的伏安特性曲线可得IGBT单元的发射极电流相等，即并联IGBT的电流均衡。另外，根据IGBT的伏安特性曲线，调节均衡驱动电路输出的均衡驱动门极信号，能够调节每个IGBT单元的发射极电流。因此，本实用新型提供的电流均衡电路使得并联IGBT模块的电流均衡并可调整。
[0017]本实用新型的其他特征和优点将在随后的【具体实施方式】部分予以详细说明。
【附图说明】
[0018]附图是用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的【具体实施方式】一起用于解释本实用新型，但并不构成对本实用新型的限制。在附图中:
[0019]图1是现有的发射极电阻反馈法的示意图；
[0020]图2是一示例性实施例提供的电流均衡电路的结构框图；
[0021 ]图3是一不例性实施例提供的电流均衡电路的不意图；
[0022]图4是一示例性实施例提供的IGBT模块的输出特性曲线；
[0023]图5是另一不例性实施例提供的电流均衡电路的不意图；
[0024]图6是又一示例性实施例提供的电流均衡电路的示意图；
[0025]图7是一示例性实施例提供的测试电路的示意图；
[0026]图8是另一示例性实施例提供的测试电路的示意图；
[0027]图9是又一示例性实施例提供的测试电路的示意图；
[0028]图10是又一示例性实施例提供的测试电路的示意图；
[0029]图11是一示例性实施例提供的测试电路的示意图；
[0030]图12是另一示例性实施例提供的测试电路的示意图；
[0031]图13是又一示例性实施例提供的测试电路的示意图；以及
[0032]图14是又一示例性实施例提供的测试电路的示意图。
【具体实施方式】
[0033]以下结合附图对本实用新型的【具体实施方式】进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的【具体实施方式】仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。
[0034]图2是一示例性实施例提供的电流均衡电路的结构框图。如图2所示，IGBT模块20包括多个IGBT单元DUTUDUT2、……、DUTn。用于IGBT模块20的电流均衡电路10可以包括均衡驱动电路101和多个有源器件Q1、Q2、……、Qn。均衡驱动电路10用于生成驱动多个有源器件的均衡驱动门极信号。所述多个有源器件分别与均衡驱动电路101和IGBT模块20连接。其中，多个IGBT单元和多个有源器件一一对应地连接，当均衡驱动电路101生成均衡驱动门极信号时，多个IGBT单元的每个IGBT单元的发射极电流相等，多个有源器件中的每个有源器件参数相同。
[0035]通过上述技术方案，将多个有源器件——对应地连接多个IGBT单元，根据IGBT的伏安特性曲线可得IGBT单元的发射极电流相等，即并联IGBT的电流均衡。另外，根据IGBT的伏安特性曲线，调节均衡驱动电路输出的均衡驱动门极信号，能够调节每个IGBT单元的发射极电流。因此，本实用新型提供的电流均衡电路使得并联IGBT模块的电流均衡并可调整。
[0036]具体地，所述多个有源器件可以为以下中的任意一者:多个IGBT测试单元、多个MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，金属氧化物半导体场效应晶体管)、或多个BJT(Bipolar Junct1n Transistor，双极结型晶体管)。多个有源器件中的每个有源器件参数相同，也就是，每个有源器件都属于相同的器件，并且参数相同。
[0037]图3是一示例性实施例提供的电流均衡电路10的示意图。如图3所示，均衡驱动电路101包括有源器件驱动电源Vgl、第一电阻Rl和第二电阻R2。其中，有源器件驱动电源Vgl的正极依次通过第一电阻Rl和第二电阻R2接有源器件驱动电源的负极，第一电阻Rl和第二电阻R2之间的节点为均衡驱动电路101的正极输出端，有源器件驱动电源Vgl的负极为均衡驱动电路101的负极输出端。
[0038]该实施例中，多个有源器件例如为多个IGBT测试单元。该实施例及以后的实施例中，以48个有源器件和48个IGBT单元为例。其中，多个IGBT测试单元中的每个IGBT测试单元的栅极接均衡驱动电路的正极输出端，每个IGBT测试单元的集电极接对应的IGBT单元的发射极，每个IGBT测试单元的发射极接均衡驱动电路的负极输出端并接地。在图3所示的实施例中，选择适当的Vgl，即可得到所需Iq值，Iq为Iql、Iq2、……、Iq48之和。例如，Iq为1600A，则Iql、Iq2、……、Iq48的电流均为33.33A。
[0039]以下详细描述图3所示实施例的原理。
[0040]当IGBT模块工作在放大区时，在集电极电压(集电极-发射极电压)Vce—定的情况下，集电极电流Ic随栅极电压(栅极-发射极电压)Vce的增高而变大。
[0041]具体的，图4是一示例性实施例提供的IGBT模块的输出特性曲线。如图4所示，X轴为集电极电压VCE，其中BVce为集电极击穿电压，Y轴为集电极电流IC。当IGBT工作在放大区时，截取某一特定集电极电压Vce值时，可知栅极电压Vce越大，集电极输出电流Ic越大，例如Vce2大于Vcei，其对应的电流Ic2也大于电流IC1，即集电极电流Ic随栅极射电压Vce的增高而变大。其中，集电极电压Vce为IGBT集电极-发射极电压，Ic为IGBT的输出电流。
[0042]当IGBT工作在放大区时，当负载的输入电压一定时，可以通过调节驱动电路的驱动门极信号从而调节栅极电压Vce的大小，使得集电极电流Ic电流产生变化。如此可以调节集电极电流Ic电流，达到调整电流的目的。
[0043]在本实施例中，当IGBT处于放大区时，在栅极电压Vge—定时，集电极电流Ic在集电极电压Vce增大时保持不变。
[0044]具体的，如图4所示，当IGBT工作在放大区时，在某一特定栅极电压Vge下，例如VGE1、VCE2、VCE3及VCE4中的任一曲线，可知集电极电流Ic基本保持不变，即输出电流IC不随集电极电压Vce的增大而变化。当IGBT工作在放大区时，在某一特定栅极电压Vge下，集电极电流基本保持不变。也即是说，当驱动电路产生的驱动门极信号一定时，栅极电压VCE也相应确定，从而可以限定集电极输出电流I。。
[0045]图5是另一示例性实施例提供的电流均衡电路的示意图。如图5所示，均衡驱动电路与图3所示实施例中的均衡驱动电路相同。多个有源器件为多个M0SFET。其中，多个MOSFET中的每个MOSFET的栅极接均衡驱动电路的正极输出端，每个MOSFET的漏极接对应的IGBT单元的发射极，每个MOSFET的源极接均衡驱动电路的负极输出端并接地。
[0046]图6是又一示例性实施例提供的电流均衡电路的示意图。如图6所示，均衡驱动电路与图3所示实施例中的均衡驱动电路相同。多个有源器件为多个BJT。其中，多个BJT中的每个BJT的基极接均衡驱动电路的正极输出端，每个BJT的集电极接对应的IGBT单元的发射极，每个BJT的发射极接均衡驱动电路的负极输出端并接地。
[0047]本实用新型还提供一种用于IGBT模块的测试电路。图7是一示例性实施例提供的测试电路的示意图。如图7所示，所述测试电路包括:本实用新型提供的电流均衡电路10、测试驱动电路30和第一电容Cl。
[0048]电流均衡电路1与IGBT模块连接，用于使每个IGBT单元的发射极电流相等。
[0049]测试驱动电路30与IGBT模块连接，用于生成驱动IGBT模块的测试驱动门极信号。
[0050]第一电容Cl的一端接多个IGBT单元中的每个IGBT单元的集电极，并接直流电源，第一电容Cl的另一端接均衡驱动电路10的负极输出端和测试驱动电路30的负极输出端并接地。
[0051]其中，每个IGBT单元的栅极接测试驱动电路30的正极输出端，每个IGBT单元的发射极接对应的有源器件。图7中多个有源器件示出为多个B JT。
[0052]该实施例提供的测试电路可以用于测试IGBT模块的短路特性。
[0053]图8是另一示例性实施例提供的测试电路的示意图。如图8所示，测试驱动电路包括模块驱动电源Vg、第三电阻R3和第四电阻R4。其中，模块驱动电源Vg的正极依次通过第三电阻R3和第四电阻R4接模块驱动电源Vg的负极，第三电阻R3和第四电阻R4之间的节点为测试驱动电路30的正极输出端，模块驱动电源Vg的负极为测试驱动电路30的负极输出端。多个有源器件为多个IGBT测试单元，每个IGBT单元的发射极接对应的有源器件的集电极。
[0054]图9是又一示例性实施例提供的测试电路的示意图。如图9所示，测试驱动电路与图8中的测试驱动电路30相同。多个有源器件为多个M0SFET，每个IGBT单元的发射极接对应的有源器件的漏极。
[0055]图10是又一示例性实施例提供的测试电路的示意图。如图10所示，测试驱动电路与图8中的测试驱动电路30相同。多个有源器件为多个BJT，每个IGBT单元的发射极接对应的有源器件的集电极。
[0056]上述用于IGBT模块的测试电路，通过应用本实用新型提供的电流均衡电路，能够使得并联IGBT模块在测试短路特性时，电流均衡并可调整。
[0057]本实用新型还提供一种用于IGBT模块的测试电路。图11是一示例性实施例提供的测试电路的示意图。如图11所示，所述测试电路包括:本实用新型提供的电流均衡电路10、测试驱动电路30、电感L、二极管D和第二电容C2。
[0058]电流均衡电路1与所述IGBT模块连接，用于使每个IGBT单元的发射极电流相等。
[0059]测试驱动电路30与所述IGBT模块连接，用于生成驱动所述IGBT模块的测试驱动门极信号。
[0060]第二电容C2的一端分别接电感L的一端、二极管D的阴极和直流电源VCC，多个IGBT单元中的每个IGBT单元的集电极接电感L的另一端、二极管D的阳极，第二电容C2的另一端接均衡驱动电路10的负极输出端和测试驱动电路30的负极输出端并接地。
[0061]其中，每个IGBT单元的栅极接所述测试驱动电路的正极输出端，每个IGBT单元的发射极接对应的有源器件。图11中多个有源器件示出为多个IGBT。
[0062]该实施例提供的测试电路可以用于测试IGBT模块的动态参数。
[0063]图12是另一示例性实施例提供的测试电路的示意图。如图12所示，测试驱动电路与图8-图10中的测试驱动电路相同。多个有源器件为多个IGBT测试单元，每个IGBT单元的发射极接对应的有源器件的集电极。
[0064]图13是又一示例性实施例提供的测试电路的示意图。如图13所示，测试驱动电路与图8-图10中的测试驱动电路相同。多个有源器件为多个M0SFET，每个IGBT单元的发射极接对应的有源器件的漏极。
[0065]图14是又一示例性实施例提供的测试电路的示意图。如图14所示，测试驱动电路与图8-图10中的测试驱动电路相同。多个有源器件为多个BJT，每个IGBT单元的发射极接对应的有源器件的集电极。
[0066]上述用于IGBT模块的测试电路，通过应用本实用新型提供的电流均衡电路，能够使得并联IGBT模块在测试动态参数时，电流均衡并可调整。
[0067]以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。
[0068]另外需要说明的是，在上述【具体实施方式】中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。
[0069]此外，本实用新型的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型的思想，其同样应当视为本实用新型所公开的内容。
【主权项】
1.一种用于IGBT模块的电流均衡电路，所述IGBT模块包括多个IGBT单元，其特征在于，所述电流均衡电路包括: 均衡驱动电路，用于生成驱动多个有源器件的均衡驱动门极信号； 所述多个有源器件，分别与所述均衡驱动电路和所述IGBT模块连接，其中，所述多个IGBT单元和所述多个有源器件一一对应地连接，当所述均衡驱动电路生成所述均衡驱动门极信号时，所述多个IGBT单元的每个IGBT单元的发射极电流相等，所述多个有源器件中的每个有源器件参数相同。2.根据权利要求1所述的电流均衡电路，其特征在于，所述多个有源器件为以下中的任意一者:多个IGBT测试单元、多个MOSFET或多个BJT。3.根据权利要求1所述的电流均衡电路，其特征在于，所述均衡驱动电路包括有源器件驱动电源、第一电阻和第二电阻，其中，所述有源器件驱动电源的正极依次通过所述第一电阻和所述第二电阻接所述有源器件驱动电源的负极，所述第一电阻和所述第二电阻之间的节点为所述均衡驱动电路的正极输出端，所述有源器件驱动电源的负极为所述均衡驱动电路的负极输出端。4.根据权利要求1所述的电流均衡电路，其特征在于，所述多个有源器件为多个IGBT测试单元，其中，所述多个IGBT测试单元中的每个IGBT测试单元的栅极接所述均衡驱动电路的正极输出端，每个IGBT测试单元的集电极接对应的IGBT单元的发射极，每个IGBT测试单元的发射极接所述均衡驱动电路的负极输出端并接地。5.根据权利要求1所述的电流均衡电路，其特征在于，所述多个有源器件为多个MOSFET，其中，所述多个MOSFET中的每个MOSFET的栅极接所述均衡驱动电路的正极输出端，每个MOSFET的漏极接对应的IGBT单元的发射极，每个MOSFET的源极接所述均衡驱动电路的负极输出端并接地。6.根据权利要求1所述的电流均衡电路，其特征在于，所述多个有源器件为多个BJT，其中，所述多个BJT中的每个BJT的基极接所述均衡驱动电路的正极输出端，每个BJT的集电极接对应的IGBT单元的发射极，每个BJT的发射极接所述均衡驱动电路的负极输出端并接地。7.—种用于IGBT模块的测试电路，其特征在于，所述测试电路包括: 权利要求1-6中任一权利要求所述的电流均衡电路，与所述IGBT模块连接，用于使每个IGBT单元的发射极电流相等； 测试驱动电路，与所述IGBT模块连接，用于生成驱动所述IGBT模块的测试驱动门极信号； 第一电容，所述第一电容的一端接所述多个IGBT单元中的每个IGBT单元的集电极，并接直流电源，所述第一电容的另一端接所述均衡驱动电路的负极输出端和所述测试驱动电路的负极输出端并接地， 其中，每个IGBT单元的栅极接所述测试驱动电路的正极输出端，每个IGBT单元的发射极接对应的有源器件。8.—种用于IGBT模块的测试电路，其特征在于，所述测试电路包括: 权利要求1-6中任一权利要求所述的电流均衡电路，与所述IGBT模块连接，用于使每个IGBT单元的发射极电流相等； 测试驱动电路，与所述IGBT模块连接，用于生成驱动所述IGBT模块的测试驱动门极信号； 电感、二极管和第二电容，所述第二电容的一端分别接所述电感的一端、所述二极管的阴极和直流电源，所述多个IGBT单元中的每个IGBT单元的集电极接所述电感的另一端、所述二极管的阳极，所述第二电容的另一端接所述均衡驱动电路的负极输出端和所述测试驱动电路的负极输出端并接地， 其中，每个IGBT单元的栅极接所述测试驱动电路的正极输出端，每个IGBT单元的发射极接对应的有源器件。9.根据权利要求7或8所述的测试电路，其特征在于，所述测试驱动电路包括模块驱动电源、第三电阻和第四电阻，其中，所述模块驱动电源的正极依次通过所述第三电阻和所述第四电阻接所述模块驱动电源的负极，所述第三电阻和所述第四电阻之间的节点为所述测试驱动电路的正极输出端，所述模块驱动电源的负极为所述测试驱动电路的负极输出端。10.根据权利要求7或8所述的测试电路，其特征在于，所述多个有源器件为多个IGBT测试单元，每个IGBT单元的发射极接对应的有源器件的集电极，或者，所述多个有源器件为多个MOSFET，每个IGBT单元的发射极接对应的有源器件的漏极，或者，所述多个有源器件为多个B JT，每个IGBT单元的发射极接对应的有源器件的集电极。
【文档编号】G01R31/00GK205725442SQ201620359010
【公开日】2016年11月23日
【申请日】2016年4月26日
【发明人】刘旭, 吴海平, 肖秀光
【申请人】比亚迪股份有限公司
【专利摘要】本实用新型公开了一种用于IGBT模块的电流均衡电路和测试电路。所述IGBT模块包括多个IGBT单元，所述电流均衡电路包括：均衡驱动电路，用于生成驱动多个有源器件的均衡驱动门极信号；所述多个有源器件，分别与所述均衡驱动电路和所述IGBT模块连接，其中，所述多个IGBT单元和所述多个有源器件一一对应地连接，当所述均衡驱动电路生成所述均衡驱动门极信号时，所述多个IGBT单元的每个IGBT单元的发射极电流相等，所述多个有源器件中的每个有源器件参数相同。本实用新型提供的电流均衡电路使得并联IGBT模块的电流均衡并可调整。
【专利说明】
用于IGBT模块的电流均衡电路和测试电路
技术领域
[0001]本实用新型涉及电子电路领域，具体地，涉及一种用于IGBT模块的电流均衡电路和测试电路。
【背景技术】
[0002]IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘棚.双极型晶体管)模块中的IGBT单元通过并联运行来提供大功率输出是电源技术发展的一个方向。并联运行的各单元特性不一致，可能使有的IGBT单元承担较大的电流甚至过载，有的IGBT单元运行于轻载其至是空载。其结果必然使电源可靠性降低，，寿命减小。因此需要实现均流措施来保证各IGBT单元的电流的均匀分配，防止单个IGBT单元运行在电流极限值状态。
[0003]目前应用的并联均流方法为发射极电阻反馈法。图1是现有的发射极电阻反馈法的示意图。如图1所示，DUT1、DUT2、……、DUT48为并联IGBT模块的48个IGBT单元。Rel、Re2、……、Re48为发射极反馈电阻。引入Rel、Re2、……、Re48使得并联DUTl、DUT2、……、DUT48的电流均衡。
[0004]上述发射极电阻反馈法主要存在以下几个缺点:第一:若发射极电阻取值偏小，对并联IGBT模块的均流改善不佳;第二:若发射极电阻取值较大，容易造成IGBT的门极电压在米勒电压平台附近发生较大的变化，严重时会产生持续的振荡。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型的目的是提供一种使并联IGBT模块的电流均衡的、用于IGBT模块的电流均衡电路和测试电路。
[0006]为了实现上述目的，本实用新型提供一种用于IGBT模块的电流均衡电路，所述IGBT模块包括多个IGBT单元，所述电流均衡电路包括:均衡驱动电路，用于生成驱动多个有源器件的均衡驱动门极信号；所述多个有源器件，分别与所述均衡驱动电路和所述IGBT模块连接，其中，所述多个IGBT单元和所述多个有源器件一一对应地连接，当所述均衡驱动电路生成所述均衡驱动门极信号时，所述多个IGBT单元的每个IGBT单元的发射极电流相等，所述多个有源器件中的每个有源器件参数相同。
[0007]可选地，所述多个有源器件为以下中的任意一者:多个IGBT测试单元、多个MOSFET或多个BJT。
[0008]可选地，所述均衡驱动电路包括有源器件驱动电源、第一电阻和第二电阻，其中，所述有源器件驱动电源的正极依次通过所述第一电阻和所述第二电阻接所述有源器件驱动电源的负极，所述第一电阻和所述第二电阻之间的节点为所述均衡驱动电路的正极输出端，所述有源器件驱动电源的负极为所述均衡驱动电路的负极输出端。
[0009]可选地，所述多个有源器件为多个IGBT测试单元，其中，所述多个IGBT测试单元中的每个IGBT测试单元的栅极接所述均衡驱动电路的正极输出端，每个IGBT测试单元的集电极接对应的IGBT单元的发射极，每个IGBT测试单元的发射极接所述均衡驱动电路的负极输出端并接地。
[0010]可选地，所述多个有源器件为多个MOSFET，其中，所述多个MOSFET中的每个MOSFET的栅极接所述均衡驱动电路的正极输出端，每个MOSFET的漏极接对应的IGBT单元的发射极，每个MOSFET的源极接所述均衡驱动电路的负极输出端并接地。
[0011]可选地，所述多个有源器件为多个BJT，其中，所述多个BJT中的每个BJT的基极接所述均衡驱动电路的正极输出端，每个BJT的集电极接对应的IGBT单元的发射极，每个BJT的发射极接所述均衡驱动电路的负极输出端并接地。
[0012]本实用新型还提供一种用于IGBT模块的测试电路，所述测试电路包括:本实用新型提供的电流均衡电路，与所述IGBT模块连接，用于使每个IGBT单元的发射极电流相等;测试驱动电路，与所述IGBT模块连接，用于生成驱动所述IGBT模块的测试驱动门极信号;第一电容，所述第一电容的一端接所述多个IGBT单元中的每个IGBT单元的集电极，并接直流电源，所述第一电容的另一端接所述均衡驱动电路的负极输出端和所述测试驱动电路的负极输出端并接地，其中，每个IGBT单元的栅极接所述测试驱动电路的正极输出端，每个IGBT单元的发射极接对应的有源器件。
[0013]本实用新型还提供一种用于IGBT模块的测试电路，所述测试电路包括:本实用新型提供的电流均衡电路，与所述IGBT模块连接，用于使每个IGBT单元的发射极电流相等;测试驱动电路，与所述IGBT模块连接，用于生成驱动所述IGBT模块的测试驱动门极信号；电感、二极管和第二电容，所述第二电容的一端分别接所述电感的一端、所述二极管的阴极和直流电源，所述多个IGBT单元中的每个IGBT单元的集电极接所述电感的另一端、所述二极管的阳极，所述第二电容的另一端接所述均衡驱动电路的负极输出端和所述测试驱动电路的负极输出端并接地，其中，每个IGBT单元的栅极接所述测试驱动电路的正极输出端，每个IGBT单元的发射极接对应的有源器件。
[0014]可选地，所述测试驱动电路包括模块驱动电源、第三电阻和第四电阻，其中，所述模块驱动电源的正极依次通过所述第三电阻和所述第四电阻接所述模块驱动电源的负极，所述第三电阻和所述第四电阻之间的节点为所述测试驱动电路的正极输出端，所述模块驱动电源的负极为所述测试驱动电路的负极输出端。
[0015]可选地，所述多个有源器件为多个IGBT测试单元，每个IGBT单元的发射极接对应的有源器件的集电极，或者，所述多个有源器件为多个M0SFET，每个IGBT单元的发射极接对应的有源器件的漏极，或者，所述多个有源器件为多个BJT，每个IGBT单元的发射极接对应的有源器件的集电极。
[0016]通过上述技术方案，将多个有源器件——对应地连接多个IGBT单元，根据IGBT的伏安特性曲线可得IGBT单元的发射极电流相等，即并联IGBT的电流均衡。另外，根据IGBT的伏安特性曲线，调节均衡驱动电路输出的均衡驱动门极信号，能够调节每个IGBT单元的发射极电流。因此，本实用新型提供的电流均衡电路使得并联IGBT模块的电流均衡并可调整。
[0017]本实用新型的其他特征和优点将在随后的【具体实施方式】部分予以详细说明。
【附图说明】
[0018]附图是用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的【具体实施方式】一起用于解释本实用新型，但并不构成对本实用新型的限制。在附图中:
[0019]图1是现有的发射极电阻反馈法的示意图；
[0020]图2是一示例性实施例提供的电流均衡电路的结构框图；
[0021 ]图3是一不例性实施例提供的电流均衡电路的不意图；
[0022]图4是一示例性实施例提供的IGBT模块的输出特性曲线；
[0023]图5是另一不例性实施例提供的电流均衡电路的不意图；
[0024]图6是又一示例性实施例提供的电流均衡电路的示意图；
[0025]图7是一示例性实施例提供的测试电路的示意图；
[0026]图8是另一示例性实施例提供的测试电路的示意图；
[0027]图9是又一示例性实施例提供的测试电路的示意图；
[0028]图10是又一示例性实施例提供的测试电路的示意图；
[0029]图11是一示例性实施例提供的测试电路的示意图；
[0030]图12是另一示例性实施例提供的测试电路的示意图；
[0031]图13是又一示例性实施例提供的测试电路的示意图；以及
[0032]图14是又一示例性实施例提供的测试电路的示意图。
【具体实施方式】
[0033]以下结合附图对本实用新型的【具体实施方式】进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的【具体实施方式】仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。
[0034]图2是一示例性实施例提供的电流均衡电路的结构框图。如图2所示，IGBT模块20包括多个IGBT单元DUTUDUT2、……、DUTn。用于IGBT模块20的电流均衡电路10可以包括均衡驱动电路101和多个有源器件Q1、Q2、……、Qn。均衡驱动电路10用于生成驱动多个有源器件的均衡驱动门极信号。所述多个有源器件分别与均衡驱动电路101和IGBT模块20连接。其中，多个IGBT单元和多个有源器件一一对应地连接，当均衡驱动电路101生成均衡驱动门极信号时，多个IGBT单元的每个IGBT单元的发射极电流相等，多个有源器件中的每个有源器件参数相同。
[0035]通过上述技术方案，将多个有源器件——对应地连接多个IGBT单元，根据IGBT的伏安特性曲线可得IGBT单元的发射极电流相等，即并联IGBT的电流均衡。另外，根据IGBT的伏安特性曲线，调节均衡驱动电路输出的均衡驱动门极信号，能够调节每个IGBT单元的发射极电流。因此，本实用新型提供的电流均衡电路使得并联IGBT模块的电流均衡并可调整。
[0036]具体地，所述多个有源器件可以为以下中的任意一者:多个IGBT测试单元、多个MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，金属氧化物半导体场效应晶体管)、或多个BJT(Bipolar Junct1n Transistor，双极结型晶体管)。多个有源器件中的每个有源器件参数相同，也就是，每个有源器件都属于相同的器件，并且参数相同。
[0037]图3是一示例性实施例提供的电流均衡电路10的示意图。如图3所示，均衡驱动电路101包括有源器件驱动电源Vgl、第一电阻Rl和第二电阻R2。其中，有源器件驱动电源Vgl的正极依次通过第一电阻Rl和第二电阻R2接有源器件驱动电源的负极，第一电阻Rl和第二电阻R2之间的节点为均衡驱动电路101的正极输出端，有源器件驱动电源Vgl的负极为均衡驱动电路101的负极输出端。
[0038]该实施例中，多个有源器件例如为多个IGBT测试单元。该实施例及以后的实施例中，以48个有源器件和48个IGBT单元为例。其中，多个IGBT测试单元中的每个IGBT测试单元的栅极接均衡驱动电路的正极输出端，每个IGBT测试单元的集电极接对应的IGBT单元的发射极，每个IGBT测试单元的发射极接均衡驱动电路的负极输出端并接地。在图3所示的实施例中，选择适当的Vgl，即可得到所需Iq值，Iq为Iql、Iq2、……、Iq48之和。例如，Iq为1600A，则Iql、Iq2、……、Iq48的电流均为33.33A。
[0039]以下详细描述图3所示实施例的原理。
[0040]当IGBT模块工作在放大区时，在集电极电压(集电极-发射极电压)Vce—定的情况下，集电极电流Ic随栅极电压(栅极-发射极电压)Vce的增高而变大。
[0041]具体的，图4是一示例性实施例提供的IGBT模块的输出特性曲线。如图4所示，X轴为集电极电压VCE，其中BVce为集电极击穿电压，Y轴为集电极电流IC。当IGBT工作在放大区时，截取某一特定集电极电压Vce值时，可知栅极电压Vce越大，集电极输出电流Ic越大，例如Vce2大于Vcei，其对应的电流Ic2也大于电流IC1，即集电极电流Ic随栅极射电压Vce的增高而变大。其中，集电极电压Vce为IGBT集电极-发射极电压，Ic为IGBT的输出电流。
[0042]当IGBT工作在放大区时，当负载的输入电压一定时，可以通过调节驱动电路的驱动门极信号从而调节栅极电压Vce的大小，使得集电极电流Ic电流产生变化。如此可以调节集电极电流Ic电流，达到调整电流的目的。
[0043]在本实施例中，当IGBT处于放大区时，在栅极电压Vge—定时，集电极电流Ic在集电极电压Vce增大时保持不变。
[0044]具体的，如图4所示，当IGBT工作在放大区时，在某一特定栅极电压Vge下，例如VGE1、VCE2、VCE3及VCE4中的任一曲线，可知集电极电流Ic基本保持不变，即输出电流IC不随集电极电压Vce的增大而变化。当IGBT工作在放大区时，在某一特定栅极电压Vge下，集电极电流基本保持不变。也即是说，当驱动电路产生的驱动门极信号一定时，栅极电压VCE也相应确定，从而可以限定集电极输出电流I。。
[0045]图5是另一示例性实施例提供的电流均衡电路的示意图。如图5所示，均衡驱动电路与图3所示实施例中的均衡驱动电路相同。多个有源器件为多个M0SFET。其中，多个MOSFET中的每个MOSFET的栅极接均衡驱动电路的正极输出端，每个MOSFET的漏极接对应的IGBT单元的发射极，每个MOSFET的源极接均衡驱动电路的负极输出端并接地。
[0046]图6是又一示例性实施例提供的电流均衡电路的示意图。如图6所示，均衡驱动电路与图3所示实施例中的均衡驱动电路相同。多个有源器件为多个BJT。其中，多个BJT中的每个BJT的基极接均衡驱动电路的正极输出端，每个BJT的集电极接对应的IGBT单元的发射极，每个BJT的发射极接均衡驱动电路的负极输出端并接地。
[0047]本实用新型还提供一种用于IGBT模块的测试电路。图7是一示例性实施例提供的测试电路的示意图。如图7所示，所述测试电路包括:本实用新型提供的电流均衡电路10、测试驱动电路30和第一电容Cl。
[0048]电流均衡电路1与IGBT模块连接，用于使每个IGBT单元的发射极电流相等。
[0049]测试驱动电路30与IGBT模块连接，用于生成驱动IGBT模块的测试驱动门极信号。
[0050]第一电容Cl的一端接多个IGBT单元中的每个IGBT单元的集电极，并接直流电源，第一电容Cl的另一端接均衡驱动电路10的负极输出端和测试驱动电路30的负极输出端并接地。
[0051]其中，每个IGBT单元的栅极接测试驱动电路30的正极输出端，每个IGBT单元的发射极接对应的有源器件。图7中多个有源器件示出为多个B JT。
[0052]该实施例提供的测试电路可以用于测试IGBT模块的短路特性。
[0053]图8是另一示例性实施例提供的测试电路的示意图。如图8所示，测试驱动电路包括模块驱动电源Vg、第三电阻R3和第四电阻R4。其中，模块驱动电源Vg的正极依次通过第三电阻R3和第四电阻R4接模块驱动电源Vg的负极，第三电阻R3和第四电阻R4之间的节点为测试驱动电路30的正极输出端，模块驱动电源Vg的负极为测试驱动电路30的负极输出端。多个有源器件为多个IGBT测试单元，每个IGBT单元的发射极接对应的有源器件的集电极。
[0054]图9是又一示例性实施例提供的测试电路的示意图。如图9所示，测试驱动电路与图8中的测试驱动电路30相同。多个有源器件为多个M0SFET，每个IGBT单元的发射极接对应的有源器件的漏极。
[0055]图10是又一示例性实施例提供的测试电路的示意图。如图10所示，测试驱动电路与图8中的测试驱动电路30相同。多个有源器件为多个BJT，每个IGBT单元的发射极接对应的有源器件的集电极。
[0056]上述用于IGBT模块的测试电路，通过应用本实用新型提供的电流均衡电路，能够使得并联IGBT模块在测试短路特性时，电流均衡并可调整。
[0057]本实用新型还提供一种用于IGBT模块的测试电路。图11是一示例性实施例提供的测试电路的示意图。如图11所示，所述测试电路包括:本实用新型提供的电流均衡电路10、测试驱动电路30、电感L、二极管D和第二电容C2。
[0058]电流均衡电路1与所述IGBT模块连接，用于使每个IGBT单元的发射极电流相等。
[0059]测试驱动电路30与所述IGBT模块连接，用于生成驱动所述IGBT模块的测试驱动门极信号。
[0060]第二电容C2的一端分别接电感L的一端、二极管D的阴极和直流电源VCC，多个IGBT单元中的每个IGBT单元的集电极接电感L的另一端、二极管D的阳极，第二电容C2的另一端接均衡驱动电路10的负极输出端和测试驱动电路30的负极输出端并接地。
[0061]其中，每个IGBT单元的栅极接所述测试驱动电路的正极输出端，每个IGBT单元的发射极接对应的有源器件。图11中多个有源器件示出为多个IGBT。
[0062]该实施例提供的测试电路可以用于测试IGBT模块的动态参数。
[0063]图12是另一示例性实施例提供的测试电路的示意图。如图12所示，测试驱动电路与图8-图10中的测试驱动电路相同。多个有源器件为多个IGBT测试单元，每个IGBT单元的发射极接对应的有源器件的集电极。
[0064]图13是又一示例性实施例提供的测试电路的示意图。如图13所示，测试驱动电路与图8-图10中的测试驱动电路相同。多个有源器件为多个M0SFET，每个IGBT单元的发射极接对应的有源器件的漏极。
[0065]图14是又一示例性实施例提供的测试电路的示意图。如图14所示，测试驱动电路与图8-图10中的测试驱动电路相同。多个有源器件为多个BJT，每个IGBT单元的发射极接对应的有源器件的集电极。
[0066]上述用于IGBT模块的测试电路，通过应用本实用新型提供的电流均衡电路，能够使得并联IGBT模块在测试动态参数时，电流均衡并可调整。
[0067]以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。
[0068]另外需要说明的是，在上述【具体实施方式】中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。
[0069]此外，本实用新型的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型的思想，其同样应当视为本实用新型所公开的内容。
【主权项】
1.一种用于IGBT模块的电流均衡电路，所述IGBT模块包括多个IGBT单元，其特征在于，所述电流均衡电路包括: 均衡驱动电路，用于生成驱动多个有源器件的均衡驱动门极信号； 所述多个有源器件，分别与所述均衡驱动电路和所述IGBT模块连接，其中，所述多个IGBT单元和所述多个有源器件一一对应地连接，当所述均衡驱动电路生成所述均衡驱动门极信号时，所述多个IGBT单元的每个IGBT单元的发射极电流相等，所述多个有源器件中的每个有源器件参数相同。2.根据权利要求1所述的电流均衡电路，其特征在于，所述多个有源器件为以下中的任意一者:多个IGBT测试单元、多个MOSFET或多个BJT。3.根据权利要求1所述的电流均衡电路，其特征在于，所述均衡驱动电路包括有源器件驱动电源、第一电阻和第二电阻，其中，所述有源器件驱动电源的正极依次通过所述第一电阻和所述第二电阻接所述有源器件驱动电源的负极，所述第一电阻和所述第二电阻之间的节点为所述均衡驱动电路的正极输出端，所述有源器件驱动电源的负极为所述均衡驱动电路的负极输出端。4.根据权利要求1所述的电流均衡电路，其特征在于，所述多个有源器件为多个IGBT测试单元，其中，所述多个IGBT测试单元中的每个IGBT测试单元的栅极接所述均衡驱动电路的正极输出端，每个IGBT测试单元的集电极接对应的IGBT单元的发射极，每个IGBT测试单元的发射极接所述均衡驱动电路的负极输出端并接地。5.根据权利要求1所述的电流均衡电路，其特征在于，所述多个有源器件为多个MOSFET，其中，所述多个MOSFET中的每个MOSFET的栅极接所述均衡驱动电路的正极输出端，每个MOSFET的漏极接对应的IGBT单元的发射极，每个MOSFET的源极接所述均衡驱动电路的负极输出端并接地。6.根据权利要求1所述的电流均衡电路，其特征在于，所述多个有源器件为多个BJT，其中，所述多个BJT中的每个BJT的基极接所述均衡驱动电路的正极输出端，每个BJT的集电极接对应的IGBT单元的发射极，每个BJT的发射极接所述均衡驱动电路的负极输出端并接地。7.—种用于IGBT模块的测试电路，其特征在于，所述测试电路包括: 权利要求1-6中任一权利要求所述的电流均衡电路，与所述IGBT模块连接，用于使每个IGBT单元的发射极电流相等； 测试驱动电路，与所述IGBT模块连接，用于生成驱动所述IGBT模块的测试驱动门极信号； 第一电容，所述第一电容的一端接所述多个IGBT单元中的每个IGBT单元的集电极，并接直流电源，所述第一电容的另一端接所述均衡驱动电路的负极输出端和所述测试驱动电路的负极输出端并接地， 其中，每个IGBT单元的栅极接所述测试驱动电路的正极输出端，每个IGBT单元的发射极接对应的有源器件。8.—种用于IGBT模块的测试电路，其特征在于，所述测试电路包括: 权利要求1-6中任一权利要求所述的电流均衡电路，与所述IGBT模块连接，用于使每个IGBT单元的发射极电流相等； 测试驱动电路，与所述IGBT模块连接，用于生成驱动所述IGBT模块的测试驱动门极信号； 电感、二极管和第二电容，所述第二电容的一端分别接所述电感的一端、所述二极管的阴极和直流电源，所述多个IGBT单元中的每个IGBT单元的集电极接所述电感的另一端、所述二极管的阳极，所述第二电容的另一端接所述均衡驱动电路的负极输出端和所述测试驱动电路的负极输出端并接地， 其中，每个IGBT单元的栅极接所述测试驱动电路的正极输出端，每个IGBT单元的发射极接对应的有源器件。9.根据权利要求7或8所述的测试电路，其特征在于，所述测试驱动电路包括模块驱动电源、第三电阻和第四电阻，其中，所述模块驱动电源的正极依次通过所述第三电阻和所述第四电阻接所述模块驱动电源的负极，所述第三电阻和所述第四电阻之间的节点为所述测试驱动电路的正极输出端，所述模块驱动电源的负极为所述测试驱动电路的负极输出端。10.根据权利要求7或8所述的测试电路，其特征在于，所述多个有源器件为多个IGBT测试单元，每个IGBT单元的发射极接对应的有源器件的集电极，或者，所述多个有源器件为多个MOSFET，每个IGBT单元的发射极接对应的有源器件的漏极，或者，所述多个有源器件为多个B JT，每个IGBT单元的发射极接对应的有源器件的集电极。
【文档编号】G01R31/00GK205725442SQ201620359010
【公开日】2016年11月23日
【申请日】2016年4月26日
【发明人】刘旭, 吴海平, 肖秀光
【申请人】比亚迪股份有限公司
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