IGBT的驱动电路和装置的制作方法

本实用新型涉及igbt的驱动技术领域，具体涉及一种igbt的驱动电路和装置。

背景技术：

igbt，即绝缘栅双极型晶体管，是由双极型三极管和绝缘栅型场效应管组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件，由于igbt驱动功率小而饱和压降低，其越来越广泛地应用于电机驱动，逆变器等领域。

随着igbt的使用频率的增加，igbt损坏问题频发，其驱动和保护越来越受到重视，有越来越多的生产厂家相继开发出了igbt驱动光耦来驱动及保护igbt。但在实际应用及测试igbt驱动电路时，igbt栅极开通及关断脉冲会产生很多电压尖峰，甚至在igbt关断状态时会产生正向的接近igbt开通电压的脉冲尖峰，使igbt产生误开通的风险。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种igbt的驱动电路和装置，以克服目前igbt易产生误开通的风险的问题。

为实现以上目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种igbt的驱动电路，包括驱动光耦和脉冲钳位子电路；

所述驱动光耦的第一端与所述脉冲钳位子电路的输入端相连，所述脉冲钳位子电路的输出端与igbt器件的栅极相连；

所述驱动光耦用于输出控制信号，驱动所述脉冲钳位子电路切换所述igbt器件的工作状态，并钳位所述igbt器件切换工作状态时的电压，抑制所述igbt器件切换工作状态时产生的尖峰脉冲。

进一步地，以上所述的igbt的驱动电路，所述脉冲钳位子电路包括信号选通单元和两路执行单元；

所述信号选通单元的输入端作为所述脉冲钳位子电路的输入端，所述信号选通单元的第一输出端与一路所述执行单元的输入端相连，所述信号选通单元的第二输出端与另一路所述执行单元的输入端相连；所述信号选通单元用于根据所述控制信号选通所述信号选通单元的第一输出端或选通所述信号选通单元的第二输出端；

两路所述执行单元的输出端作为所述脉冲钳位子电路的输出端。

进一步地，以上所述的igbt的驱动电路，所述信号选通单元包括第一三极管和第二三极管；

所述第一三极管的第一端和所述第二三极管的第一端作为所述信号选通单元的输入端，所述第一三极管的第二端接入正压电源，所述第二三极管的第二端接入负压电源，所述第一三极管的第三端作为所述信号选通单元的第一输出端，所述第二三极管的第三端作为所述信号选通单元的第二输出端；

所述控制信号包括正电压信号时，所述第一三极管开通，选通所述信号选通单元的第一输出端；所述控制信号包括负电压信号时，所述第二三极管开通，选通所述信号选通单元的第二输出端。

进一步地，以上所述的igbt的驱动电路，所述第一三极管包括npn型三极管，所述第二三极管包括pnp型三极管；

所述第一三极管和所述第二三极管的第一端均为基极，所述第一三极管和所述第二三极管的第二端均为集电极，所述第一三极管和所述第二三极管的第三端均为发射极。

进一步地，以上所述的igbt的驱动电路，每路所述执行单元均包括第三三极管和稳压管；

所述第三三极管的第一端作为所述每路所述执行单元的输入端，所述第三三极管的第二端与所述稳压管的第一端相连，所述第三三极管的第三端与地线相连，所述稳压管的第二端与所述第三三极管的第一端相连，且作为每路所述执行单元的输出端；

若所述信号选通单元的第一输出端选通，与所述信号选通单元第一输出端相连的执行单元中的第三三极管开通，所述igbt器件的栅极电压值大于开通阈值，所述igbt器件开通；与所述信号选通单元第一输出端相连的执行单元的稳压管钳位所述igbt器件开通时的电压，抑制所述igbt器件开通时产生的尖峰脉冲；

若所述信号选通单元的第二输出端选通，与所述信号选通单元第二输出端相连的执行单元中的第三三极管开通，所述igbt器件的栅极电压值小于关断阈值，所述igbt器件关断；与所述信号选通单元第二输出端相连的执行单元的稳压管钳位所述igbt器件关断时的电压，抑制所述igbt器件关断时产生的尖峰脉冲。

进一步地，以上所述的igbt的驱动电路，所述第三三极管包括npn型三极管；

所述第三三极管的第一端为基极，所述第三三极管的第二端为集电极，所述第三三极管的第三端为发射极。

进一步地，以上所述的igbt的驱动电路，每路所述执行单元还均包括第一电阻；

所述第一电阻的第一端与所述第三三极管的第一端相连，所述第一电阻的第二端与所述稳压管的第二端相连。

进一步地，以上所述的igbt的驱动电路，还包括第二电阻和第一电容；

所述第二电阻的第一端和所述第一电容的第一端分别与所述稳压管的第二端相连，所述第二电阻的第二端和所述第一电容的第二端与地线相连。

进一步地，以上所述的igbt的驱动电路，还包括退饱和检测子电路；

所述退饱和检测子电路的第一端与所述驱动光耦第二端相连，所述退饱和检测子电路的第二端与所述驱动光耦第三端相连，所述饱和检测子电路的第三端与igbt器件的漏极相连；

所述驱动光耦的第三端基于所述退饱和检测子电路获取与所述igbt器件的电压呈正相关的引脚检测电压，若所述引脚检测电压大于预设阈值时，控制所述驱动光耦的第一端输出所述负电压信号。

进一步地，以上所述的igbt的驱动电路，所述退饱和检测子电路包括第三电阻、第二电容和二极管；

所述第二电容的第一端连接地线，且作为所述退饱和检测子电路的第一端；

所述第二电容的第二端和所述第三电阻的第一端作为所述饱和检测子电路的第二端，所述第三电阻的第二端与所述二极管的阳极端相连，所述二极管的阴极端作为所述退饱和检测子电路的第三端；

所述igbt器件的源极连接地线。

进一步地，以上所述的igbt的驱动电路，还包括第三电容、第四电容和第五电容；

所述第三电容的第一端、所述第四电容的第一端均与所述驱动光耦的第二端相连，所述第三电容的第二端、所述第五电容的第一端均与所述驱动光耦的第四端相连，所述第四电容的第二端、所述第五电容的第二端均与所述驱动光耦的第五端相连；

所述驱动光耦的第四端还接入所述正压电源，所述驱动光耦的第五端还接入所述负压电源。

进一步地，以上所述的igbt的驱动电路，还包括第四电阻和第五电阻；

所述信号选通单元的第一输出端通过所述第四电阻与一路所述执行单元的输入端相连，所述信号选通单元的第二输出端通过所述第五电阻与另一路所述执行单元的输入端相连。

进一步地，以上所述的igbt的驱动电路，还包括第六电阻；

所述驱动光耦的第一端通过所述第六电阻与所述脉冲钳位子电路的输入端相连。

本实用新型还提供了一种igbt的驱动装置，包括igbt器件和以上任一项所述的igbt的驱动电路。

本实用新型的igbt的驱动电路和装置，包括驱动光耦和脉冲钳位子电路，驱动光耦用于输出控制信号，驱动脉冲钳位子电路切换igbt器件的工作状态，并钳位igbt器件切换工作状态时的电压，抑制igbt器件切换工作状态时栅极产生的尖峰脉冲，有效避免了igbt产生误开通的风险。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型igbt的驱动电路一种实施例提供的电路框图；

图2是本实用新型igbt的驱动电路一种实施例提供的电路图；

图3是本实用新型igbt的驱动装置一种实施例提供的电路框图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实用新型的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本实用新型所保护的范围。

图1是本实用新型igbt的驱动电路一种实施例提供的电路框图。如图1所示，本实施例igbt的驱动电路，包括驱动光耦10和脉冲钳位子电路11。驱动光耦10的第一端与脉冲钳位子电路11的输入端相连，脉冲钳位子电路11的输出端与igbt器件20的栅极相连。

本实施例中，驱动光耦10用于输出控制信号，驱动脉冲钳位子电路11根据驱动光耦10输出的控制信号切换igbt器件20的工作状态，并钳位igbt器件20切换工作状态时的电压，抑制igbt器件20切换工作状态时产生的尖峰脉冲。

进一步地，本实施例igbt的驱动电路，脉冲钳位子电路11包括信号选通单元111和两路执行单元112。本实施例中，两路执行单元可以分别为第一执行单元1121和第二执行单元1122。

信号选通单元111的输入端作为脉冲钳位子电路11的输入端，信号选通单元111的第一输出端与一路执行单元112的输入端相连，信号选通单元111的第二输出端与另一路执行单元112的输入端相连，两路执行单元112的输出端作为脉冲钳位子电路11的输出端。在一种具体地实施方式中，信号选通单元111的第一输出端与第一执行单元1121的输入端相连，信号选通单元111的第二输出端与第二执行单元1122的输入端相连，如图1所示。

信号选通单元111用于根据控制信号选通该信号选通单元111的第一输出端或选通该信号选通单元111的第二输出端。若信号选通单元111根据控制信号选通该信号选通单元111的第一输出端，则驱动光耦10、信号选通单元111、与信号选通单元111第一输出端相连的执行单元112(本实施例的第一执行单元1121)、igbt器件20形成能够传输信号的通路；若信号选通单元111根据控制信号选通该信号选通单元111的第二输出端，则驱动光耦10、信号选通单元111、与信号选通单元111第二输出端相连的执行单元112(本实施例的第二执行单元1122)、igbt器件20形成能够传输信号的通路。

图2是本实用新型igbt的驱动电路一种实施例提供的电路图。

信号选通单元111的结构如图2所示。具体地，本实施例的igbt的驱动电路中的信号选通单元111包括第一三极管q1和第二三极管q2。

如图2所示，第一三极管q1的第一端和第二三极管q2的第一端作为信号选通单元111的输入端，第一三极管q1的第二端接入正压电源vcc1，第二三极管q2的第二端接入负压电源vcc2，第一三极管q1的第三端作为信号选通单元111的第一输出端，第二三极管q2的第三端作为信号选通单元111的第二输出端。

本实施例中，输出控制信号包括正电压信号时，第一三极管q1开通，选通信号选通单元111的第一输出端；输出控制信号包括负电压信号时，第二三极管q2开通，选通信号选通单元111的第二输出端。

在一种具体地实施方式中，第一三极管q1包括npn型三极管，第二三极管q2包括pnp型三极管，而且，如图2所示，第一三极管q1和第二三极管q2的第一端均为基极，第一三极管q1和第二三极管q2的第二端均为集电极，第一三极管q1和第二三极管q2的第三端均为发射极。当驱动光耦10的第一端输出的控制信号包括正电压信号时，npn型三极管即第一三极管q1开通，当驱动光耦10的第一端输出控制信号包括负电压信号时，pnp型三极管即第二三极管q2开通。

进一步地，执行单元112的结构如图2所示。每路执行单元112均包括第三三极管q3和稳压管d1。在一种具体地实施方式中，稳压管d1为双向瞬变抑制二极管。

第三三极管q3的第一端作为每路执行单元112的输入端，第三三极管q3的第二端与稳压管d1的第一端相连，第三三极管q3的第三端与地线相连，稳压管d1的第二端与第三三极管q3的第一端相连，稳压管d1的第二端还作为每路执行单元112的输出端。

在一种具体地实施方式中，第三三极管q3包括npn型三极管，而且，第三三极管q3的第一端为基极，第三三极管q3的第二端为集电极，第三三极管q3的第三端为发射极。

具体地，若输出控制信号包括正电压信号时，第一三极管q1开通，第一三极管q1的发射极输出高电位，拉高第一执行单元1121中的第三三极管q3的基极电压，图2中节点a的电压值大于第一执行单元1121中的第三三极管q3的开通阈值，第一执行单元1121中的第三三极管q3开通，并且图2中节点b的电压值大于igbt器件20的开通阈值，igbt器件20开通。此时，第一执行单元1121中的稳压管d1钳位igbt器件20开通时的电压到正常工作水平，抑制igbt器件20开通时产生的尖峰脉冲。

具体地，若输出控制信号包括负电压信号时，第二三极管q2开通，图2中节点c的电压值大于第二执行单元1122中的第三三极管q3的开通阈值，第二执行单元1122中的第三三极管q3开通，并且图2中节点b的电压值小于igbt器件20的关断阈值，igbt器件20关断；第二执行单元1122中的稳压管d1钳位igbt器件20关断时的电压，出现正向的igbt关断脉冲干扰时，稳压管d1可将这些正向尖峰脉冲抑制在低电平，抑制igbt器件20关断时产生的尖峰脉冲，防止igbt器件20误导通。

进一步地，本实施例的igbt的驱动电路，每路执行单元112还均包括第一电阻r1，如图2所示，第一电阻r1的第一端与第三三极管q3的第一端相连，第一电阻r1的第二端与稳压管d1的第二端相连。

进一步地，本实施例的igbt的驱动电路，还包括第二电阻r2和第一电容c1。第二电阻r2的第一端和第一电容c1的第一端分别与稳压管d1的第二端相连，第二电阻r2的第二端和第一电容c1的第二端均与地线相连。

进一步地，本实施例的igbt的驱动电路，还包括第四电阻r4和第五电阻r5，信号选通单元111的第一输出端通过第四电阻r4与一路执行单元112的输入端相连，信号选通单元111的第二输出端通过第五电阻r5与另一路执行单元112的输入端相连。本实施例中，信号选通单元111的第一输出端通过第四电阻r4与第一执行单元1121的输入端相连，信号选通单元111的第二输出端通过第五电阻r5与第二执行单元1122的输入端相连。

需要说明的是，第一电阻r1、第二电阻r2、第四电阻r4和第五电阻r5均为分压电阻。

进一步地，本实施例的igbt的驱动电路，还包括第六电阻r6，驱动光耦10的第一端通过第六电阻r6与脉冲钳位子电路11的输入端相连。

进一步地，本实施例的igbt的驱动电路，还包括退饱和检测子电路12。退饱和检测子电路12的第一端与驱动光耦10第二端相连，退饱和检测子电路12的第二端与驱动光耦10第三端相连，退饱和检测子电路的第三端与igbt器件20的漏极相连。

本实施例中，驱动光耦10的第三端基于退饱和检测子电路12获取与igbt器件20的电压呈正相关的引脚检测电压，若引脚检测电压大于预设阈值时，控制驱动光耦10的第一端输出负电压信号。

具体地，如图2所示，退饱和检测子电路12包括第三电阻r3、第二电容c2和二极管d2,第二电容c2的第一端连接地线，且作为退饱和检测子电路12的第一端,第二电容c2的第二端和第三电阻r3的第一端作为饱和检测子电路的第二端，第三电阻r3的第二端与二极管d2的阳极端相连，二极管d2的阴极端作为退饱和检测子电路12的第三端，igbt器件20的源极连接地线。

本实施例igbt的驱动电路，还包括第三电容c3、第四电容c4和第五电容c5,第三电容c3的第一端和第四电容c4的第一端均与驱动光耦10的第二端相连，第三电容c3的第二端和第五电容c5的第一端均与驱动光耦10的第四端相连，第四电容c4的第二端和第五电容c5的第二端均与驱动光耦10的第五端相连；驱动光耦10的第四端还接入正压电源vcc1，驱动光耦10的第五端还接入负压电源vcc2。

具体地，当igbt器件20正常开通，驱动光耦10的第三端输出一个微弱电流，并检测到引脚检测电压，此时引脚检测电压低于驱动光耦10的第三端触发电压的预设阈值，光耦不报过流故障。若驱动光耦10的第三端输出电流为i1，此时该电压值为：

u1＝vce+vd2+i1×r3

其中，vce是igbt器件20的电压，vd2是第二二极管d2的电压，r3是第三电阻r3的阻值。

当发生过流故障时，vce升高，驱动光耦10的第三端的引脚检测电压升高，第五电容c5开始充电，当第五电容c5充电到驱动光耦10的第三端的触发电压的预设阈值时，驱动光耦10生成过流故障信号，驱动光耦10的第一端输出负电压信号作为igbt器件20的关断脉冲，将igbt器件20关断。

在一种具体地实施方式中，驱动光耦10的第一端为图2中的vout脚，驱动光耦10的第二端为图2中的ve脚，驱动光耦10的第三端为图2中的desat脚，驱动光耦10的第四端为图2中的vcc2脚，驱动光耦10的第五端为图2中的vee脚。

本实施例的igbt的驱动电路，包括驱动光耦10和脉冲钳位子电路11，驱动光耦10用于输出控制信号，驱动脉冲钳位子电路11切换igbt器件20的工作状态，并钳位igbt器件20切换工作状态时的电压，抑制igbt器件20切换工作状态时栅极产生的尖峰脉冲，有效避免了igbt产生误开通的风险。

基于一个总的实用新型构思，本申请还提供了一种igbt的驱动装置。图3是本实用新型igbt的驱动装置一种实施例提供的电路框图。如图3所示，本实施例的igbt的驱动装置，包括igbt器件20和以上实施例的igbt的驱动电路21。igbt器件20与igbt的驱动电路21相连。

可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。

需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。