CN104467773B - Igbt驱动装置、igbt功率模块 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种IGBT驱动装置，属于电力电子技术领域。本发明的IGBT驱动装置包括控制单元和IGBT驱动电路，在控制单元的复位信号输出端与IGBT驱动电路的复位信号输入端之间设置有一复位信号处理电路，该复位信号处理电路可根据PWM信号是否有效自适应地确定是否允许复位信号通过，即当PWM信号有效时，闭锁复位信号，只有在PWM信号无效时，控制单元发出的复位信号才能经由复位信号处理电路传输至IGBT驱动电路。本发明还公开了一种采用上述IGBT驱动装置的IGBT功率模块。相比现有技术，本发明可避免在驱动信号有效的情况下复位驱动电路，有效防止IGBT损坏。

Description

IGBT驱动装置、IGBT功率模块

技术领域

本发明涉及一种IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)驱动装置，属于电力电子技术领域。

背景技术

IGBT作为电力电子***中最重要的功率半导体器件，其耐用程度和使用寿命关系到整个***的可靠性。IGBT和其他电子器件一样，除自身所能提供的器件性能外，其可靠性还依赖于保护电路，因此如何设计可靠的保护电路，是电力电子***的难点和关键。目前的IGBT功率模块朝模块化、智能化发展，普遍采用IC驱动高性能IGBT芯片，同时集成各种驱动保护电路，然而现有的IGBT保护电路方案都是在IGBT短路后，不管IGBT驱动信号是否有效，直接复位驱动电路。当IGBT驱动信号有效时复位驱动电路，极易造成IGBT再次短路而损坏。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术，提供一种IGBT驱动装置，可避免在驱动信号有效的情况下复位驱动电路，有效防止IGBT损坏。

本发明的IGBT驱动装置，包括控制单元和IGBT驱动电路，所述控制单元具有驱动信号输出端、复位信号输出端和故障信号接收端，所述IGBT驱动电路具有驱动信号输入端、故障信号输出端以及复位信号接收端，控制单元的驱动信号输出端与IGBT驱动电路的驱动信号输入端连接，控制单元的故障信号接收端与IGBT驱动电路的故障信号输出端连接；所述IGBT驱动电路可在其所外接的IGBT短路时自动停止工作，并向控制单元输出故障信号，同时还可在收到复位信号时重新启动；所述控制单元可在收到故障信号后封锁驱动信号输出，并经一段延时后向IGBT驱动电路发送复位信号；控制单元的复位信号输出端与IGBT驱动电路的复位信号输入端通过一复位信号处理电路连接，所述复位信号处理电路只有在控制单元的驱动信号输出端与IGBT驱动电路的驱动信号输入端之间不存在有效驱动信号时，才允许复位信号通过。

上述技术方案中，复位信号处理电路可通过微处理器方案实现，利用微处理器的A/D口对驱动信号输出端的输出信号进行采样，并根据采样结果控制控制单元的复位信号输出端与IGBT驱动电路的复位信号输入端之间信号传输通道的开启或关断。然而该方案的经济性较差。为了降低实现成本，本发明优选采用以下技术方案：

如上所述IGBT驱动装置，所述复位信号处理电路为一与非门电路，该与非门电路的两个输入端分别与控制单元的复位信号输出端以及控制单元的驱动信号输出端与IGBT驱动电路的驱动信号输入端之间的结点连接，其输出端连接IGBT驱动电路的复位信号输入端。

根据相同的发明思路还可得到以下技术方案：

一种IGBT功率模块，包括IGBT和IGBT驱动装置，IGBT驱动装置为以上任一技术方案所述IGBT驱动装置。

相比现有技术，本发明具有以下有益效果：

本发明可避免在IGBT驱动信号有效的情况下复位驱动芯片所带来的IGBT损坏的风险，大幅提高了IGBT的工作可靠性；

本发明结构简单，实现成本低廉。

附图说明

图1为本发明IGBT驱动装置的原理框图；

图2为本发明IGBT驱动装置的一个优选实施例的电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案进行详细说明：

本发明IGBT驱动装置的基本原理如图1所示。该IGBT驱动装置包括IGBT驱动电路以及作为控制单元的MCU。MCU具有PWM(即驱动信号)输出端、RESET(复位)信号输出端和故障信号接收端(图1中未示出)，IGBT驱动电路具有PWM输入端、故障信号输出端(图1中未示出)以及RESET信号接收端，MCU的PWM输出端与IGBT驱动电路的PWM输入端连接，MCU的故障信号接收端与IGBT驱动电路的故障信号输出端连接(图1中未示出)。所述IGBT驱动电路可在其所外接的IGBT短路时自动停止工作，并向MCU输出故障信号，同时还可在收到复位信号时重新启动；所述MCU可在收到故障信号后封锁PWM输出，并经一段延时后向IGBT驱动电路发送复位信号。现有技术通常是将MCU的复位信号输出端与IGBT驱动电路的复位信号输入端直接相连，这样，在外部IGBT发生短路之后的一段延时之后，无论PWM输出是否有效，IGBT驱动电路均会按照MCU所发出的复位信号直接进行复位操作，而当PWM输出有效时复位IGBT驱动电路，极易造成外部的IGBT再次短路而损坏。为解决这一问题，本发明在控制单元的复位信号输出端与IGBT驱动电路的复位信号输入端之间设置有一复位信号处理电路，该复位信号处理电路可根据PWM信号是否有效自适应地确定是否允许复位信号通过，即当PWM信号有效时，闭锁复位信号，只有在PWM信号无效时，控制单元发出的复位信号才能经由复位信号处理电路传输至IGBT驱动电路。

复位信号处理电路可通过微处理器方案实现，利用微处理器的A/D口对驱动信号输出端的输出信号进行采样，并根据采样结果控制控制单元的复位信号输出端与IGBT驱动电路的复位信号输入端之间信号传输通道的开启或关断。然而该方案的经济性较差。为了降低实现成本，本发明的优选方案是采用与非门电路作为复位信号处理电路。

图2显示了本发明优选方案的电路原理，如图2所示，该IGBT驱动装置包括IGBT驱动电路(本实施例中采用HCPL-316J驱动芯片)以及MCU电路，MCU电路的PWM输出信号脚与IGBT驱动电路的的反向输入信号脚Vin-相连。MCU电路的PWM输出信号脚和RESET输出信号脚分别和与非门电路的两信号输入端相连，与非门电路的信号输出端与IGBT驱动电路的复位信号输入脚相连，MCU电路的与IGBT电路的脚相连。

该与非门电路的输入输出关系如表1所示。

表1

当外部IGBT未短路时，MCU电路的RESET脚输出低电平。此时，无论MCU电路的PWM脚输出低电平还是高电平信号，作为复位信号处理电路的与非门电路都输出高电平，参见表1。由于IGBT驱动电路对低电平有效，高电平无效，因此IGBT驱动电路只根据MCU电路的PWM输出信号的高低，对应的关断或开通IGBT。

当外部IGBT短路时，MCU电路的PWM脚未短路时，IGBT驱动电路停止工作，并通过IGBT电路的脚向MCU电路的脚发送FO故障信号。MCU电路接到故障信号后，封锁PWM输出，即MCU电路的PWM脚输出高电平。MCU电路延时一段时间后，会通过RESET脚输出高电平，MCU电路的PWM脚输出的高电平与RESET脚的输出高电平经与非门电路后输出低电平送入IGBT驱动电路的脚，用于复位IGBT驱动电路。清除驱动电路的FO故障信号。从而使IGBT驱动电路再次投入工作，正常驱动IGBT。

当外部IGBT短路时，且当MCU电路的PWM脚同时短路时，IGBT驱动电路停止工作，并通过IGBT电路的脚向MCU电路的脚发送FO故障信号。MCU电路接到故障信号后，会封锁PWM输出。但此时由于MCU电路的PWM脚短路，即此时MCU电路的PWM脚为低电平信号。MCU电路延时一段时间后，会通过RESET脚输出高电平，则低电平的PWM信号与高电平的RESET信号经过与非门电路后输出高电平，此时高电平对IGBT驱动电路无效，因此相当于复位信号处理电路被禁止，闭锁了IGBT驱动电路的的RESET信号，无法复位IGBT驱动电路。IGBT驱动电路不能再次投入工作。从而防止在外部IGBT短路且在MCU电路的PWM脚短路的情况下，反复开通IGBT，而导致IGBT损坏。

本发明仅需在现有IGBT驱动装置或IGBT功率模块中增加一个与非门电路，即可有效提高IGBT保护的有效性，易于实现且成本低廉，具有良好的应用前景。

Claims (2)

1.一种IGBT驱动装置，包括控制单元和IGBT驱动电路，所述控制单元具有驱动信号输出端、复位信号输出端和故障信号接收端，所述IGBT驱动电路具有驱动信号输入端、故障信号输出端以及复位信号接收端，控制单元的驱动信号输出端与IGBT驱动电路的驱动信号输入端连接，控制单元的故障信号接收端与IGBT驱动电路的故障信号输出端连接；所述IGBT驱动电路可在其所外接的IGBT短路时自动停止工作，并向控制单元输出故障信号，同时还可在收到复位信号时重新启动；所述控制单元可在收到故障信号后封锁驱动信号输出，并经一段延时后向IGBT驱动电路发送复位信号；其特征在于，控制单元的复位信号输出端与IGBT驱动电路的复位信号输入端通过一复位信号处理电路连接，所述复位信号处理电路只有在控制单元的驱动信号输出端与IGBT驱动电路的驱动信号输入端之间不存在有效驱动信号时，才允许复位信号通过，所述的复位信号处理电路为一与非门电路，该与非门电路的两个输入端分别与控制单元的复位信号输出端以及控制单元的驱动信号输出端与IGBT驱动电路的驱动信号输入端之间的结点连接，其输出端连接IGBT驱动电路的复位信号输入端。

2.一种IGBT功率模块，包括IGBT和IGBT驱动装置，其特征在于，IGBT驱动装置为权利要求1所述IGBT驱动装置。